Νωρίτερα αυτόν τον μήνα, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Yale αποκάλυψε μια νέα μελέτη που ανακάλυψε έναν νέο τύπο βακτηρίων ικανών να αναπνέουν ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας φως . Αυτό σημαίνει ότι η ενέργεια τους επιτρέπει να ενισχύσουν την ηλεκτρική τους δραστηριότητα, επιτρέποντάς τους να πραγματοποιούν αναπνοή υπό συγκεκριμένες συνθήκες.
Χάρη σε αυτήν την ανακάλυψη, η οποία θεωρείται πολύ σημαντική, οι ερευνητές που είναι υπεύθυνοι για το άρθρο θα προσπαθήσουν να αξιοποιήσουν όλα αυτά για να βρουν νέες χρήσεις για αυτό στον κόσμο, μία από τις οποίες είναι η δημιουργία νέων πηγών ανανεώσιμων καυσίμων , καθώς και η εξάλειψη των βιολογικά επικίνδυνων αποβλήτων , αλλά η αλήθεια είναι ότι για αυτό θα χρειαστεί πιο εις βάθος έρευνα και πιο εμπεριστατωμένη μελέτη αυτών των βακτηρίων.
Νέα βακτήρια που «αναπνέουν» ηλεκτρικό ρεύμα
Γενικά, όλοι ή οι περισσότεροι ζωντανοί μικροοργανισμοί χαρακτηρίζονται από την ικανότητά τους να αναπνέουν οξυγόνο , το οποίο τους επιτρέπει να απελευθερώνουν ηλεκτρόνια κατά τη μετατροπή των θρεπτικών συστατικών σε ενέργεια. Ωστόσο, δεν έχουν όλοι οι μικροοργανισμοί αυτήν την ικανότητα, καθώς εξαρτάται από το περιβάλλον τους.
Αυτό σημαίνει ότι πολλά ζώα και βακτήρια ζουν στον πυθμένα της γης ή της θάλασσας εδώ και χρόνια , καθιστώντας αδύνατη την πρόσβαση στο οξυγόνο. Αυτό τα έχει αναγκάσει να βρουν άλλους τρόπους για να αναπνεύσουν και να επιβιώσουν.
Σε αυτήν την περίπτωση, αναπνέουν απορροφώντας μέταλλα μέσω ενός μικροσκοπικού πρωτεϊνικού νήματος γνωστού ως «μη αισθητού». Χάρη σε μελέτες που έχουν διεξαχθεί μέχρι σήμερα από επιστήμονες, έχει παρατηρηθεί ότι όταν αυτά τα βακτήρια εκτίθενται στο φως , είναι ικανά να παράγουν ένα ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα , το οποίο έχει ανοίξει τον δρόμο για πολύ περισσότερη έρευνα.
Έτσι, όλοι αυτοί οι ερευνητές που είναι υπεύθυνοι έχουν αρχίσει να διερευνούν πώς όλα αυτά θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την τόνωση της ανάπτυξης της οπτοηλεκτρονικής , καθώς και για τη δέσμευση μεθανίου, κάτι που θα επιτρέψει τη δημιουργία μηχανισμών για την καταπολέμηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη τα επόμενα χρόνια.
«Οι δραματικές αυξήσεις στο ρεύμα στα νανοκαλώδια που εκτίθενται στο φως δείχνουν ένα σταθερό και ισχυρό φωτορεύμα που επιμένει για ώρες.»
Νικίλ Μαλβανκάρ, αναπληρωτής καθηγητής Βιοφυσικής και Μοριακής Βιοχημείας στο Ινστιτούτο Μικροβιακών Επιστημών του Γέιλ
Ωστόσο, αυτά δεν ήταν τα μόνα βακτήρια με αυτές τις ικανότητες που έχουν ανακαλυφθεί μέχρι στιγμής, καθώς το 2018, μια ομάδα ερευνητών μικροβιολόγων από το Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον βρήκε ένα βακτήριο στη λεκάνη θερμοπίδακα Heart Lake του Εθνικού Πάρκου Yellowstone.
Σύμφωνα με έρευνα που διεξήχθη σε αυτά, ανακαλύφθηκε ότι ήταν ικανά να άγουν ηλεκτρικό ρεύμα μεταφέροντας ηλεκτρόνια σε εξωτερικά μέταλλα ή ορυκτά , χρησιμοποιώντας τις τρίχες τους που μοιάζουν με σύρμα. Εκείνη την εποχή, θεωρούνταν ότι αυτό το ηλεκτρικό ρεύμα που παρήγαγαν μπορούσε να αξιοποιηθεί για εφαρμογές χαμηλής ισχύος.
Σύμφωνα με τις μελέτες που πραγματοποιήθηκαν, πιστεύεται ότι όσο τα βακτήρια έχουν καύσιμο, μπορούν να παράγουν ενέργεια συνεχώς, επομένως τα ευρήματα σχετικά με αυτά τα βακτήρια είναι πολύ σημαντικά για τον σχεδιασμό μελλοντικών έργων που επιτρέπουν την εργασία με αυτά.
Από την άλλη πλευρά, τον Ιούνιο του 2022, μια ομάδα από το Πανεπιστήμιο Binghamton βρήκε έναν τρόπο να τροφοδοτεί βιοβακτήρια . Για να το πετύχουν αυτό, διεξήγαγαν μια μελέτη αρκετών εβδομάδων χρησιμοποιώντας τρία είδη βακτηρίων που τοποθετήθηκαν σε διάφορους θαλάμους.
Χάρη σε αυτό, διαπιστώθηκε ότι είναι ικανά να δώσουν λύσεις σε πολλά προβλήματα που επηρεάζουν σήμερα τον πλανήτη μας, αλλά όλα αυτά απαιτούν περαιτέρω έρευνα.
Όλα αυτά έχουν αποκαλύψει πώς αυτά τα βακτήρια είναι ικανά για μια διαδικασία φωτοσύνθεσης εντελώς διαφορετική από αυτήν στην οποία έχουμε συνηθίσει. Πρόκειται για έναν αναπνευστικό μηχανισμό που μπορεί να είναι εξαιρετικά ωφέλιμος εάν επιλεγεί η σωστή προσέγγιση. Ως εκ τούτου, αρκετές μελέτες βρίσκονται αυτή τη στιγμή σε εξέλιξη παγκοσμίως και ελπίζεται ότι αυτά τα βακτήρια θα αξιοποιηθούν στο εγγύς μέλλον.
«Είναι μια πολύ διαφορετική μορφή φωτοσύνθεσης. Είναι πολύ ενδιαφέρουσα. Εδώ, το φως επιταχύνει την αναπνοή των βακτηρίων λόγω της ταχείας μεταφοράς ηλεκτρονίων μεταξύ των νανοσωλήνων.»
Νικίλ Μαλβανκάρ, αναπληρωτής καθηγητής Βιοφυσικής και Μοριακής Βιοχημείας στο Ινστιτούτο Μικροβιακών Επιστημών του Γέιλ
Θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για τις πόλεις;
Ο κύριος στόχος όλων αυτών των μελετών είναι να επιτρέψουν σε αυτά τα βακτήρια να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για τις πόλεις, κάτι που φαίνεται πολύ δύσκολο να επιτευχθεί, αλλά το οποίο έχει αρχίσει να αναλύεται για να διαπιστωθεί πόσο εφικτό μπορεί να είναι αυτό στο μέλλον.
Σύμφωνα με την έρευνα που έχει γίνει μέχρι στιγμής, αυτά τα βακτήρια παράγουν πρωτεϊνικά νανοκαλώδια , πολύ μικρές δομές που, όταν ενώνονται με άλλες πρωτεΐνες, μπορούν να χρησιμεύσουν ως ηλεκτρικό καλώδιο μέσω του οποίου θα πραγματοποιηθεί η μεταφορά ηλεκτρονίων .
Εάν αυτά τα νανοσύρματα μπορούν να παραχθούν σε μεγαλύτερη κλίμακα και να σχηματίσουν πρωτεϊνικά βιοφίλμ , τότε μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρόνια μέσω της υγρασίας του αέρα, επιτρέποντας την απομακρυσμένη ενεργοποίηση ενός φωτιστικού LED.
Η αλλαγή του τρόπου με τον οποίο παράγουμε ηλεκτρική ενέργεια είναι θεμελιώδης για τη διατήρηση του πλανήτη Γη , ειδικά επειδή σήμερα χρησιμοποιούμε άνθρακα, πετρέλαιο, φυσικό αέριο και ορυκτά καύσιμα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, κάτι που επηρεάζει αργά το κλίμα λόγω των τεράστιων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα που παγιδεύουν τη θερμότητα του ήλιου που φτάνει σε εμάς.
Όλα αυτά παράγουν αυτό που είναι γνωστό ως φαινόμενο του θερμοκηπίου . Επομένως, η ανάπτυξη ενός νέου τρόπου απόκτησης ηλεκτρικής ενέργειας στο μέλλον θα ήταν ζωτικής σημασίας, ειδικά αν αυτό μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας αυτά τα βακτήρια που παράγουν ηλεκτρική ενέργεια.
Προς το παρόν, πρέπει να περιμένουμε να προχωρήσουν περαιτέρω αυτές οι μελέτες και να προσδιορίσουμε πόσο πιθανό θα είναι αυτό στο μέλλον. Για τον σκοπό αυτό, οι ερευνητές αναλύουν αυτά τα βακτήρια με μεγάλη λεπτομέρεια μέσω διαφόρων πειραμάτων που θα βοηθήσουν στην επαλήθευση της ορθότητας αυτών των θεωριών.
