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科学者たちは、何百もの細菌種が電気を生み出すことができ、そして「生きている電池」を作るために非常にうまく選ばれることができることを発見しました。
研究者は、海底のような外来環境で発見されたバクテリアは起電性であることを知っていますが、ジャーナルに発表された新しい研究 自然 科学者が人間と相互作用する細菌を発見したのは初めてのことです。 また エレクトロジェニック。
これらの細菌は、下痢を引き起こす種類からヨーグルトを発酵させる種類まであります。多くの人が人間の腸を埋め、これらの細菌がどのようにして電気を生み出す能力を発達させるかを理解することは、彼らがどのように人間に感染するか - またはなぜ彼らが私たちを健康に保つかを明らかにするかもしれない。
カリフォルニア大学バークレー校の共著者であるSam Lightが語る 逆 過去30年の間に、科学者たちは、酸化鉄や酸化マンガンのような無機酸化物が豊富な環境に住むバクテリアは、 細胞外 電子伝達これは彼らが彼らの新陳代謝の一部として電気を生産することを意味する、とライトは言います。
いくつかの細菌が電気を発生させる理由は、私たちが酸素を吸う理由と似ています。それはエネルギー生産を支えるためです。人体では、電子は各細胞内のミトコンドリア内の酸素分子に移動します。しかし、私たちの腸に住んでいるバクテリアは酸素にアクセスできないので、彼らは代替品を使う能力を進化させました。細胞外電子伝達では、これらの微生物は高エネルギーの電子を細胞の外に移動させることで、電気の形で「呼吸」することができます。
「我々は、食品媒介病原体が リステリア菌 Lightは説明します。 「私たちはこの電気的活動の原因となっている遺伝子を特定することができました。そして、他の多くのバクテリアもこれらの遺伝子を持っていることがわかりました。これらの遺伝子を持つバクテリアには、私たちの腸内で病気、プロバイオティクス、および微生物群落の正常なメンバーを引き起こす他の病原体、ならびに食品発酵に使用されるバクテリアが含まれます。」
チームは、電極を備えたフラスコ内で増殖すると、細菌が500マイクロアンペアで測定された電流を生成することを発見しました。これは、彼らが体の外で作ることができる電気が1セルあたり毎秒10万電子であることを意味します。
「彼らは私たちの体の中で電気を作っているとは言いません」とライトは詳しく述べています。 「彼らは単に細胞の外で呼吸をしているだけです。言い換えれば、彼らは、私たちの体の外で、電気を生み出すために協力できるプロセスを持っています。」
それは科学者にとって大きな関心事です。 6月にNASAは微生物が宇宙でも同じように働くかどうか確認するために国際宇宙ステーションに発電バクテリアを送りました。もしそうであれば、彼らの電力はミッションプロジェクトに電力を供給するために使用される可能性がある。米国の軍隊はまた、細菌が廃水を処理するために最終的に使用できることを期待して、起電性細菌研究を財政的に支援しています。 2017年には、カリフォルニア大学サンタバーバラ校の科学者たちも、化学的に修飾された微生物燃料電池を使った「生きた電池」の開発に向かった。
無酸素細菌は生存の手段として細胞壁から電子を通過させるため、正しく操作すれば、過酷な環境での生存にも寄与することができます。