Gli scienziati hanno scoperto che centinaia di batteri intestinali sono elettrici
Una nuova ricerca rivela un fatto sorprendente su numerosi tipi di batteri intestinali: possono generare elettricità.
I batteri elettrogeni sono quelli che sono in grado di produrre una certa quantità di elettricità.
Per questo motivo, la ricerca in corso sta esaminando modi per utilizzare questi microrganismi per sviluppare dispositivi simili a batterie alternativi e più sostenibili.
Finora, sono stati trovati batteri elettrogeni in ambienti naturali abbastanza specifici, come i sedimenti di vari corpi idrici.
Questi ambienti sono tipicamente anaerobici, il che significa che non contengono ossigeno libero. Ora, per la prima volta, i ricercatori dell'Università della California, Berkeley, hanno scoperto che centinaia di batteri diversi nell'intestino umano sono anche elettrogeni.
Questi includono molti tipi di batteri, da quelli patogeni che sono in grado di causare malattie, a batteri probiotici che promuovono la salute dell'intestino. Tuttavia, questi batteri intestinali producono elettricità utilizzando un meccanismo diverso da quello utilizzato dai batteri elettrogeni noti provenienti da altri ambienti.
I ricercatori - guidati dal Prof.Dan Portnoy - riportano la loro importante scoperta in un documento di studio che appare sulla rivista Natura.
Una scoperta sorprendente
Il Prof. Portnoy e il team spiegano che includono alcuni dei filamenti di batteri che generano elettricità che hanno ora identificato Listeria monocytogenes (un colpevole comune in caso di diarrea), Clostridium perfringens (che causa la cancrena) e Enterococcus faecalis (un patogeno a volte acquisito durante le degenze ospedaliere).
Tuttavia, numerosi altri batteri che producono elettricità nell'intestino sono benigni. Alcuni di questi sono probiotici, osservano i ricercatori, mentre altri, come il Lattobacilli ceppi, svolgono un ruolo nella fermentazione.
"Il fatto che così tanti insetti che interagiscono con gli esseri umani, sia come patogeni o nei probiotici o nel nostro microbiota o coinvolti nella fermentazione dei prodotti umani, siano elettrogeni - che era stato mancato prima."
Prof. Dan Portnoy
Questo, aggiunge, "potrebbe dirci molto su come questi batteri ci infettano o aiutarci ad avere un intestino sano".
Inoltre, gli scienziati si aspettano che la loro scoperta inaspettata possa essere utile anche in progetti futuri che mirano a creare celle a combustibile microbiche, una strategia innovativa per generare energia rinnovabile.
I ricercatori spiegano che i batteri generano elettricità come parte del loro metabolismo, in un processo paragonabile alla respirazione.
Tuttavia, mentre organismi come piante e animali, che vivono in ambienti ricchi di ossigeno, usano l'ossigeno per aiutarli nel loro metabolismo, i batteri che risiedono in ambienti anaerobici devono usare altri elementi chimici.
Quindi, i batteri che risiedono sul fondo dei laghi usano tipicamente un minerale, come il ferro o il manganese, durante il loro complesso processo metabolico, generando così elettricità.
Batteri intestinali: elettrogeni perché sono "facili?"
Tuttavia, i batteri elettrogenici trovati nell'intestino sembrano avere un processo di generazione di elettricità più semplice e usano un composto organico noto come flavina, che è un derivato della vitamina B-2.
"Sembra che la struttura cellulare di questi batteri e la nicchia ecologica ricca di vitamine che occupano renda significativamente più facile e conveniente il trasferimento di elettroni fuori dalla cellula", spiega il primo autore dello studio Sam Light.
"Così", dice, "pensiamo che i batteri che respirano minerali studiati convenzionalmente stiano usando il trasferimento di elettroni extracellulari perché è cruciale per la sopravvivenza, mentre questi batteri appena identificati lo stanno usando perché è 'facile'".
In collaborazione con esperti del Lawrence Berkeley National Laboratory presso l'Università della California, Light e colleghi hanno condotto ulteriori test per vedere quanta elettricità sono in grado di produrre questi batteri intestinali.
Hanno scoperto che i batteri intestinali generano quasi la stessa elettricità di altri batteri elettrogeni: fino a 100.000 elettroni al secondo per cellula.
In particolare, furono sorpresi di scoprirlo Lactobacillus - un filamento batterico che svolge un ruolo nella fermentazione e viene utilizzato per produrre formaggio, yogurt e crauti - ha proprietà elettrogeniche.
Ora, Light e colleghi si chiedono se queste proprietà siano affatto rilevanti per il gusto che Lactobacillus crea negli alimenti prodotti ottenuti attraverso la fermentazione.
"Questa è una parte importante della fisiologia dei batteri di cui le persone non si rendevano conto che esistessero", conclude Light, "e che potrebbero essere potenzialmente manipolate".
