Bakterie można podzielić na dwie grupy: tlenowe i beztlenowe. Pierwsze z nich, jak sama nazwa wskazuje, do pozyskiwania energii wykorzystują tlen. Jednak brak tlenu nie wyklucza możliwości rozwijania się życia. W takich warunkach doskonale radzą sobie beztlenowce. Aby pozyskać energię, redukują inne związki chemiczne, np. siarkę. W drugiej połowie XX wieku odkryto nowy gatunek bakterii, które były pierwszymi organizmami umiejącymi redukować metale. Redukujące żelazo mikroorganizmy, odkryte przez Dereka Lovleya w UMass Amherst w 1993 roku, nazwano Geobacter metallireducens.
Przeczytaj również: QUIZ prawda czy fałsz. Wstyd nie wiedzieć
Żywią się prądem dzięki „włosom”
Zafascynowani nowym odkryciem naukowcy kontynuowali badania nad nietypowymi bakteriami, odnajdując w naturze inne bakterie z rodzaju Geobacter. Te z kolei jako obiekt redukcji obrały sobie uran. Jakiś czas później badacze odkryli, iż mikroorganizmy tego typu do pozyskiwania energii wcale nie potrzebują żelaza czy uranu — jeśli zapewni się im warunki, w których będą pozbawione dostępu do pozornie niezbędnych im metali... wytworzą struktury nazywane „włosami”.
Początkowo zakładano, że zadaniem „włosów” jest oddawanie do otoczenia wolnych elektronów. Tezę tę potwierdził eksperyment z wykorzystaniem platynowych elektrod wykonanych w nanoskali. Z ich pomocą odkryto, że wytwarzane przez bakterie Geobacter struktury to rodzaj nanodrutów, przewodzących elektrony pomiędzy mikroorganizmem a światem zewnętrznym. Upraszczając: dzięki swoim „włosom” organizmy tego typu mogą poniekąd żywić się prądem.
Na tym odkryciu jednak nie poprzestano! Naukowcy spróbowali połączyć bakterie z rodzaju Geobacter z koloniami Shewanella. Tym samym udowodnili, że potrafią one ze sobą współpracować — mikroorganizmy z jednej grupy oddawały elektrony, a te z drugiej je pobierały.
Okazuje się jednak, że nie wszystkie bakterie z rodzaju Geobacter wytwarzają „włosy”. Zaczęto się więc zastanawiać, jak w takim razie transportują one elektrony. W ostatnim czasie uzyskaliśmy odpowiedź na to pytanie. Czytając zamieszczoną we wrześniu 2021 roku w czasopiśmie naukowym „Nature” pracę, możemy dowiedzieć się, iż struktury nazywane „włosami” nie są przewodami, a raczej czymś na kształt mikroskopijnych wytwórni przewodów.
Przeczytaj również: Nowy serwis dla uczniów i rodziców. Szukasz wsparcia w nauce? Sprawdź!
Wykorzystanie bakterii żywiących się prądem
Dzięki badaniom przeprowadzonym z pomocą mikroskopu krioelektronowego dwójka naukowców: Yangqi Gu i Vishok Srikanth rozpracowali to, w jaki sposób bakterie produkują swoje „sieci przewodów”. Dzięki temu odkryciu w przyszłości być może uda się w przydatny i innowacyjny sposób wykorzystać „żywiące się prądem” bakterie. W tej chwili rozważa się m.in. oczyszczanie z ich pomocą gleby z zanieczyszczeń, neutralizowanie innych, wywołujących choroby bakterii, a także tworzenie żywych obwodów elektrycznych oraz tzw. żywych elektrowni, które będą umieć same się naprawiać.
To tylko kilka z potencjalnych zastosowań żywiących się prądem bakterii. Dzięki stałemu rozwojowi nauki być może w przyszłości opracowane zostaną rozwiązania, które jeszcze bardziej usprawnią życie na Ziemi?
Odpowiedzi do zadań z podręczników z chemii znajdziesz tutaj:
Chemia – rozwiązania zadań z zeszytu ćwiczeń
Odpowiedzi do zadań z podręcznika z chemii
Ćwiczenia z wyjaśnieniami – podręczniki z chemii
