מוקדם יותר החודש, קבוצת חוקרים מאוניברסיטת ייל חשפה מחקר חדש שגילה סוג חדש של חיידקים המסוגלים לנשום חשמל באמצעות אור . משמעות הדבר היא שאנרגיה מאפשרת להם להגביר את הפעילות החשמלית שלהם, מה שמאפשר להם לבצע נשימה בתנאים ספציפיים.
הודות לתגלית זו, הנחשבת חשובה מאוד, החוקרים האחראים על המאמר ינסו לנצל את כל זה כדי למצוא שימושים חדשים עבורה בעולם, אחד מהם הוא יצירת מקורות חדשים של דלק מתחדש , כמו גם סילוק פסולת ביולוגית מסוכנת , אך האמת היא שלשם כך יידרש מחקר מעמיק יותר ולימוד יסודי יותר של חיידקים אלה.
חיידקים חדשים ש"נושמים" חשמל
באופן כללי, כל המיקרואורגניזמים החיים או רובם מאופיינים ביכולתם לנשום חמצן , מה שמאפשר להם לשחרר אלקטרונים בעת המרת חומרים מזינים לאנרגיה. עם זאת, לא לכל המיקרואורגניזמים יש יכולת זו, שכן היא תלויה בסביבתם.
משמעות הדבר היא שבעלי חיים וחיידקים רבים חיים בקרקעית כדור הארץ או הים במשך שנים , מה שהופך את הגישה לחמצן לבלתי אפשרית. זה אילץ אותם למצוא דרכים אחרות לנשום ולשרוד.
במקרה זה, הם נושמים על ידי ספיגת מינרלים דרך סיב חלבוני זעיר המכונה "לא נושך". הודות למחקרים שבוצעו עד כה על ידי מדענים, נצפה שכאשר חיידקים אלה נחשפים לאור , הם מסוגלים לייצר זרם חשמלי גדול , מה שפתח את הדלת למחקרים רבים נוספים.
אז כל החוקרים האחראים החלו לחקור כיצד ניתן להשתמש בכל זה כדי לעודד את צמיחת האופטואלקטרוניקה , כמו גם ללכידת מתאן, מה שיאפשר יצירת מנגנונים למאבק בהתחממות הגלובלית בשנים הקרובות.
"העלייה הדרמטית בזרם בננו-חוטי האור מראת זרם פוטו יציב וחזק שנמשך שעות."
ניכיל מלוונקר, פרופסור חבר לביופיזיקה וביוכימיה מולקולרית במכון ייל למדעי המיקרוביאלים
עם זאת, אלה לא היו החיידקים היחידים בעלי יכולות אלו שהתגלו עד כה, שכן בשנת 2018, קבוצת חוקרים מיקרוביולוגים מאוניברסיטת וושינגטון סטייט מצאה חיידק באגן הגייזרים של אגם הארט בפארק הלאומי ילוסטון.
על פי מחקר שנערך עליהם, התגלה שהם מסוגלים להוליך חשמל על ידי העברת אלקטרונים למתכות או מינרלים חיצוניים , באמצעות שערותיהם דמויות התיל. באותה תקופה, נחשב כי ניתן לרתום את הזרם החשמלי שהם מייצרים ליישומים בעלי צריכת אנרגיה נמוכה.
על פי המחקרים שבוצעו, ההערכה היא שכל עוד לחיידקים יש דלק הם יכולים לייצר אנרגיה באופן רציף, ולכן הממצאים אודות חיידקים אלה חשובים מאוד לתכנון פרויקטים עתידיים המאפשרים עבודה איתם.
מצד שני, ביוני 2022, צוות מאוניברסיטת בינגהמטון מצא דרך להזין ביו-חיידקים . לשם כך, הם ערכו מחקר של מספר שבועות תוך שימוש בשלושה סוגי חיידקים שהוצבו במספר תאים.
הודות לכך, התגלה שהם מסוגלים לספק פתרונות לבעיות רבות המשפיעות כיום על כדור הארץ שלנו, אך כל זה דורש מחקר נוסף.
כל זה גילה כיצד חיידקים אלה מסוגלים לתהליך פוטוסינתזה שונה לחלוטין ממה שאנו רגילים אליו. זהו מנגנון נשימתי שיכול להיות מועיל מאוד אם נבחר בגישה הנכונה. לפיכך, מספר מחקרים נערכים כעת ברחבי העולם, ויש לקוות כי חיידקים אלה יהיו מנוצלים היטב בעתיד הקרוב.
"זוהי צורה שונה מאוד של פוטוסינתזה; זה מאוד מעניין. כאן, אור מאיץ את הנשימה של החיידקים עקב העברה מהירה של אלקטרונים בין הננו-חוטים."
ניכיל מלוונקר, פרופסור חבר לביופיזיקה וביוכימיה מולקולרית במכון ייל למדעי המיקרוביאלים
האם ניתן להשתמש בהם לייצור חשמל לערים?
המטרה העיקרית של כל המחקרים הללו היא לאפשר לחיידקים אלה לייצר חשמל עבור ערים, דבר שנראה קשה מאוד להשגה, אך החלו לנתח אותו כדי לראות עד כמה זה אפשרי בעתיד.
על פי מחקרים שנעשים עד כה, חיידקים אלה מייצרים ננו-חוטי חלבון , מבנים קטנים מאוד שכאשר הם מחוברים לחלבונים אחרים, יכולים לשמש ככבל חשמלי דרכו תתבצע העברת אלקטרונים .
אם ניתן לייצר ננו-חוטים אלה בקנה מידה גדול יותר וליצור ביופילם של חלבונים , אז הם יוכלו להעביר אלקטרונים דרך לחות האוויר, מה שיאפשר להדליק נורת LED מרחוק.
שינוי האופן שבו אנו מייצרים חשמל הוא בסיסי לשימור כדור הארץ , במיוחד משום שכיום אנו משתמשים בפחם, נפט, גז ודלקים מאובנים לייצור חשמל, דבר המשפיע אט אט על האקלים עקב כמויות הפחמן הדו-חמצני הלוכדות את חום השמש המגיע אלינו.
כל זה יוצר את מה שמכונה אפקט החממה . לכן, פיתוח דרך חדשה להשגת אנרגיה חשמלית בעתיד יהיה קריטי, במיוחד אם ניתן לעשות זאת באמצעות חיידקים אלה המייצרים חשמל.
לעת עתה, עלינו להמתין להמשך התקדמות המחקרים הללו ולקבוע את הסבירות לכך בעתיד. לשם כך, חוקרים מנתחים את החיידקים הללו בפירוט רב באמצעות ניסויים שונים שיסייעו לאמת האם תיאוריות אלו אכן מתקיימות.
