De Bacteriën In Je Darm Produceren Elektriciteit

{h1}

Microben in de darm kunnen vonken produceren, een proces waarvan men dacht dat het vooral in extreme omgevingen gebeurde.

Er mogen geen vlinders in je maag zijn, maar er zijn zeker vonken in je maag.

Sommige soorten bacteriën die ofwel vaak worden geconsumeerd of al in onze ingewanden worden aangetroffen, kunnen elektriciteit opwekken, volgens een nieuwe studie die woensdag (12 september) in Journal Nature is gepubliceerd.

Elektriciteit genererende, of "elektrogene" bacteriën zijn niet iets nieuws - ze zijn te vinden op plaatsen ver weg van ons, zoals op de bodem van meren, zei senior auteur Daniel Portnoy, een microbioloog aan de Universiteit van Californië, Berkeley. [5 manieren waarop darmbacteriën je gezondheid beïnvloeden]

Maar wetenschappers wisten tot nu toe niet dat bacteriën die in rottende planten of in zoogdieren worden aangetroffen, met name landbouwhuisdieren, ook elektriciteit zouden kunnen opwekken - en op een veel eenvoudiger manier, zei Portnoy.

In het laboratorium groeiden Portnoy en zijn team eerst een reeks Listeria monocytogenes, een soort van bacteriën, die we vaak eten, veroorzaakt soms een infectie die listeriose wordt genoemd. Dit soort voedselvergiftiging is meestal het gevaarlijkst voor mensen met een verzwakt immuunsysteem, zwangere vrouwen (het kan miskramen veroorzaken), pasgeborenen en ouderen, volgens de Centers for Disease Control and Prevention.

Door de bacteriën in een elektrochemische kamer te plaatsen en de gegenereerde elektronen met een draad of elektrode te vangen, ontdekte het team dat deze door voedsel overgedragen bacteriën een elektrische stroom creëerden.

Waarom de schok?

Er zijn verschillende redenen waarom sommige bacteriën elektriciteit opwekken, zoals het verwijderen van elektronen geproduceerd door metabolisme, volgens een verklaring. Maar het belangrijkste doel is om energie te creëren, zei Portnoy.

Maar Listeria monocytogenes heeft "andere manieren om energie te genereren", zoals door het gebruik van zuurstof, zei hoofdauteur Sam Light, een postdoctoraal onderzoeker aan de Universiteit van Californië, Berkeley. Dit elektriciteitsproductieproces is "waarschijnlijk een back-upsysteem dat ze onder bepaalde omstandigheden gebruiken." Ze kunnen het bijvoorbeeld inzetten in zuurstofarme omstandigheden van de darm.

De onderzoekers screenden gemuteerde bacteriën - die met ontbrekende of veranderde genen - om te identificeren welke genen nodig waren voor de bacteriën om elektriciteit te produceren. Die genen coderen op hun beurt voor bepaalde eiwitten die essentieel zijn voor de productie van elektriciteit.

Ze vonden dat het systeem dat deze bacteriën gebruikten - een cascade van eiwitten die de elektronen uit de bacteriën transporteren - veel eenvoudiger was dan systemen die andere elektrogene bacteriën (zoals die op de bodem van een meer leven) gebruiken.

De meeste andere vorige systemen werden gevonden in gram-negatieve bacteriën, of die met een celwand die is samengesteld uit twee lagen die de binnenkant van de omgeving scheiden. Deze recent geanalyseerde bacteriën zijn grampositief, wat betekent dat hun celwanden slechts één laag hebben. "Dat betekent dat er een minder hindernis is", vertelde de wetenschap aan de buitenwereld, vertelde Light aan WordsSideKick.com.

Maar zodra de elektronen de buitenkant bereiken, is het onduidelijk waar ze naartoe gaan. Elektrogene bacteriën elders brengen de elektronen gewoonlijk over naar mineralen zoals ijzer of mangaan in hun omgeving. In de experimenten van het onderzoeksteam stroomden de elektronen in de elektrode. In de darm kan een aantal verschillende moleculen, zoals ijzer, potentieel binden aan en elektronen accepteren, zei Light.

Ze vonden ook dat de bacteriën flavin-eiwitten nodig hadden om te overleven. Flavine, een variant van vitamine B2, bevolkt de darm. De onderzoekers ontdekten later dat de bacteriën niet alleen flavin nodig hadden om te overleven, maar dat extra, vrij zwevende flavine in de omgeving de elektrische activiteit van de bacteriën zou kunnen verbeteren.

Energie-opwekkende bacteriën

Toen ze eenmaal wisten welke genen verantwoordelijk waren voor elektriciteitsopwekking, identificeerde het team verder honderden andere microben die elektriciteit opwekken met behulp van dit eenvoudiger proces - een aantal ervan bevindt zich meestal in de darmen, terwijl andere belangrijk zijn bij het fermenteren van yoghurt of als probiotica.

In een commentaar dat dezelfde dag in Nature werd gepubliceerd, schreef de microbiologen Laty Cahoon en Nancy Freitag van de Universiteit van Illinois, die niet bij de studie betrokken waren: "Het is een schok voor het systeem om te overwegen dat microben een zeer geladen leven leiden in onze darm." Kennis van deze nieuwe elektriciteitsproductie-route "kan mogelijkheden creëren voor het ontwerpen van op bacteriën gebaseerde energieopwekkende technologieën", schreven de onderzoekers.

Er zijn al pogingen gedaan om microbiële brandstofcellen te maken, of batterijen die bacteriën gebruiken om elektriciteit te genereren met behulp van organisch materiaal, zoals in afvalverwerkingsinstallaties. Omdat dit nieuwe proces eenvoudiger is, is er een kans dat het dergelijke technologie kan verbeteren, maar het is te vroeg om het zeker te zeggen, zei Light.

Hij is persoonlijk meer geïnteresseerd in het precies begrijpen wat er gaande is in de darm - welke moleculen ontvangen elektronen van de bacteriën en hoe dit proces de overleving van bacteriën beïnvloedt.

Oorspronkelijk gepubliceerd op WordsSideKick.com.


Video Supplement: When did Science Break up with Fiction: The Bio-Revolution | Dr. Tom Ran | TEDxWhiteCity.




Onderzoek


Erectiestoornissen: Symptomen En Behandeling
Erectiestoornissen: Symptomen En Behandeling

Ogen Openbaren Seksuele Oriëntatie
Ogen Openbaren Seksuele Oriëntatie

Science Nieuws


10 Redenen Zombies Zijn Fysiek Onmogelijk
10 Redenen Zombies Zijn Fysiek Onmogelijk

Animal Sex: How Nautiluses Do It
Animal Sex: How Nautiluses Do It

Wat Kunnen Menselijke Moeders (En Iedereen Anders) Leren Van Dierenmoeder?
Wat Kunnen Menselijke Moeders (En Iedereen Anders) Leren Van Dierenmoeder?

Waarom Hartaanvallen Vrouwen Later Dan Mannen Staken
Waarom Hartaanvallen Vrouwen Later Dan Mannen Staken

Voormalige Astronauten & Nasa Medewerkers Brief Over Global Warming
Voormalige Astronauten & Nasa Medewerkers Brief Over Global Warming


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com