據(jù)國外媒體報道，目前，科學家最新一項研究表明，人體腸道細菌能夠“發(fā)電”。該研究報告發(fā)表在近期出版的《自然》雜志上。研究報告合著作者、美國加州大學伯克利分校微生物學家丹尼爾·波特努瓦(Daniel Portnoy)稱，發(fā)電細菌并非一個新概念，在遠離人類生活的環(huán)境中可以找到，例如：湖泊底部。

但是之前科學家還不知道腐爛植物或者哺乳動物體內(nèi)的細菌能以一種更簡單的方式發(fā)電，尤其是農(nóng)場牲畜。在實驗室里，波特努瓦和研究小組首次培育了一批單核細胞增生李斯特菌，在日常飲食中，人們很容易吞入這種細菌，從而感染李斯特菌病。這種食物中毒對免疫系統(tǒng)低下、孕婦(可能導致流產(chǎn))、新生兒和老年人群最危險。

通過將單核細胞李斯特菌放置在電化室里，能用電線或者電極捕獲生成的電子，研究小組發(fā)現(xiàn)這些食源性細菌可以產(chǎn)生電流。

該發(fā)現(xiàn)為什么令人驚奇?

波特努瓦指出，為什么一些細菌產(chǎn)生電流存在幾個原因，例如：移除新陳代謝過程產(chǎn)生的電子，但最主要的目的是制造能量。

研究報告第一作者、加州大學伯克利分校博士后研究員薩姆·萊特(Sam Light)說：“但是單核細胞李斯特菌也有產(chǎn)生能量的其它方式，例如通過使用氧氣。”

這種發(fā)電過程可能是“特定條件下使用的備用系統(tǒng)”，例如：它們可能在腸道低氧狀態(tài)下啟動發(fā)電功能。

研究人員篩選了突變細菌(那些基因缺失或者改變的細菌)，從而確定哪些基因是細菌產(chǎn)生電能所必需的。這些基因反過來會編碼某些蛋白質，而這些蛋白質是發(fā)電的關鍵因素。

他們發(fā)現(xiàn)這種細菌使用的發(fā)電系統(tǒng)(攜帶電子脫離細菌的一連串蛋白質)，比其它的電致細菌(例如生活在湖底的細菌)使用的發(fā)電系統(tǒng)更加簡單。

以前大多數(shù)發(fā)電系統(tǒng)都是在革蘭氏陰性菌中發(fā)現(xiàn)的，或者它們的細胞壁是由兩層構成，從而使細菌內(nèi)部和外部環(huán)境隔離。研究人員最近分析的細菌呈革蘭氏陽性，意味著它們的細胞壁只有一層，電子向外釋放的障礙少了一層。

但是當電子抵達細菌外部，就不清楚電子會流向何處。其它致電細菌通常會將電子轉移到外部環(huán)境中的鐵或者錳等礦物質。在研究小組的實驗中，電子會流入電極，腸道中許多不同分子，例如：鐵，可能會結合并接受電子。

同時，研究人員發(fā)現(xiàn)這些致電細菌需要黃素蛋白質存活下來，黃素是維生素B2的一種變體，在腸道中大量存在。研究人員后來發(fā)現(xiàn)這種細菌不僅需要黃素才能存活，而且周圍環(huán)境中自由漂浮的黃素可以增強細菌的發(fā)電活性。

發(fā)電細菌

一旦研究小組知道哪些基因負責發(fā)電，他們將使用類似進程進一步識別數(shù)百種發(fā)電細菌，通常一些細菌存在于腸道之中，而其它細菌則在乳酪發(fā)酵或作為益生菌方面發(fā)揮著重要作用。

美國伊利諾伊大學微生物學家拉蒂·卡霍恩(Laty Cahoon)和南希·弗賴塔格(Nancy Freitag)并未參與這項研究，他們指出，考慮到細菌可能在我們腸道高帶電環(huán)境下生存，這種最新發(fā)電方式可能有助于設計細菌基礎能量生成技術。

萊特稱，目前已有研究人員研制微生物燃料電池，或者使用細菌利用有機物發(fā)電的電池，就像垃圾處理廠一樣。因為這種最新工藝較簡單，所以有可能進行改進，但目前對此定論還為時過早。

萊特更感興趣的是知曉腸道內(nèi)究竟發(fā)生了什么——哪些分子從細菌獲得電子，以及這個過程如何影響細菌的生存。