腸道細菌令人震驚的秘密：竟能產生電力

迄今為止，大多數發電細菌來自奇怪的環境，但研究人員在人類微生物組中發現了100多種，包括致病菌和益生菌。它們是未曾預料到的，因為它們採用了不同且更簡單的細胞外電子傳遞系統，這可能對製造細菌電池有用。它們的致電能力在感染性方面很重要，或者它們如何發酵乳酪和酸奶。

雖然在諸如地雷和湖泊底層等異國情調的環境中發現了產生電能的細菌，但科學家們已經錯過了離家更近的源頭：人類的腸道。

加利福尼亞大學伯克利分校的科學家發現，一種常見的引起腹瀉的細菌單核細胞增生李斯特菌使用與已知的產電細菌完全不同的技術產生電，並且數百種其他細菌物種使用同樣的過程。

許多這些引發細菌的細菌是人體腸道微生物組的一部分，許多，如導致食源性疾病李斯特菌病的病毒，也可能導致流產，是致病性的。引起壞疽（

產氣莢膜梭菌

）和醫院獲得性感染（

糞腸球菌

）和一些引起疾病的鏈球菌的細菌也會產生電。其他致癌細菌，如乳酸桿菌，在發酵酸奶中很重要，許多是益生菌。

對於那些目前試圖用微生物製造活細胞的人來說，這一發現將是個好訊息。例如，這種“綠色”生物能源技術可以從廢物處理廠中的細菌發電。

細菌產生的電力與我們呼吸氧氣的原因相同：去除新陳代謝過程中產生的電子並支援能量產生。雖然動物和植物將電子轉移到每個細胞線粒體內的氧氣，但沒有氧氣的環境中的細菌 - 包括我們的腸道，還有酒精和乳酪發酵桶和酸性礦井 - 必須找到另一種電子受體。在地質環境中，通常是細胞外的礦物質 - 鐵或錳。在某種意義上，這些細菌“呼吸”鐵或錳。

將電子從細胞轉移到礦物質需要一系列特殊的化學反應，即所謂的細胞外電子傳遞鏈，它將電子作為微小的電流傳輸。一些科學家利用這個鏈條來製造電池：將電極粘在這些細菌的燒瓶中，你就可以發電了。

新發現的細胞外電子傳遞系統實際上比已知的轉移鏈更簡單，並且似乎僅在必要時才被細菌使用，可能在氧氣水平低時。到目前為止，這種更簡單的電子傳遞鏈已經在具有單細胞壁的細菌中被發現 - 被歸類為革蘭氏陽性細菌的微生物 - 生活在具有大量黃素的環境中，其是維生素B2的衍生物。

“看起來這些細菌的細胞結構和它們所佔據的富含維生素的生態位使得電子從細胞中轉移出來變得更加容易和更具成本效益，”第一作者Sam Light，一位博士後研究員說。“因此，我們認為傳統研究的礦物呼吸細菌正在使用細胞外電子轉移，因為它對生存至關重要，而這些新發現的細菌正在使用它，因為它”很容易“。

在Lactobacillus中存在這種系統特別引起光，這對於乳酪，酸奶和酸菜的生產至關重要。或許，他認為，電子傳遞在乳酪和酸菜的味道中起著重要作用。

“這是人們沒有意識到的細菌生理學的一個重要組成部分，這可能是可能被操縱的，”他說。