Кишечные бактерии производят электрический ток из сахара

Кишечные бактерии способны создавать электрический ток, как показало новое исследование Лундского университета (Швеция). Результаты важны для разработки лекарств и производства биоэнергии.

Ранее было известно, что некоторые бактерии могут создавать электрический ток вне своей клетки — это называется внеклеточным транспортом электронов. Этот процесс был детально изучен у бактерий, специализирующихся на метаболизме солей металлов.

Исследователи изучили внеклеточный транспорт электронов у совершенно другого типа бактерий — молочнокислой бактерии Enterococcus faecalis, которая обитает в желудочно-кишечном тракте людей и животных.

Эксперименты показали, что энтерококки, помещённые на электрод, могут генерировать электрический ток за счёт клеточного метаболизма. Электроны высвобождаются, когда бактерия расщепляет сахар внутри клетки. Передача электронов на электрод осуществляется с помощью молекул хинонов в клеточной мембране.

«Молочнокислые бактерии и многие другие, вероятно, способны к электрохимии», — говорит профессор микробиологии Ларс Хедештедт.

Результаты также показывают, что бактерия в естественной среде (с другими бактериями и грибами) может обладать свойствами, которых у неё нет в изоляции. Два или более типа микроорганизмов могут объединять свои метаболические возможности для взаимного роста. Согласно исследованию, такая форма сотрудничества, известная как синтрофия, может быть связана с транспортом электронов между участниками.

«Синтрофия обеспечивает метаболическую способность, которой клетки не имеют по отдельности. Например, определённое химическое соединение может эффективно расщепляться в природе только при совместном присутствии двух разных типов бактерий», — поясняет Ларс Хедештедт.

Это явление представляет медицинский интерес, поскольку энтерококки обычно обитают в кишечнике. Некоторые виды, такие как E. faecalis, вызывают инфекции, которые иногда трудно лечить антибиотиками. Кроме того, метаболизм энтерококков связан с развитием некоторых типов рака толстой кишки.

Исследование также важно для других областей. Детальное понимание транспорта электронов между бактериями и электродами необходимо для проектирования и улучшения микробных электрохимических систем. Эти системы имеют множество применений помимо разработки лекарств, например:

• Топливные элементы в производстве биоэнергии
• Очистные сооружения сточных вод
• Биосенсоры

«Мы считаем, что наши результаты стимулируют дальнейшие исследования сред со сложным составом организмов», — заключает Ларс Хедештедт.