人體腸道細(xì)菌可以“發(fā)電”：主要目的是制造能量

　　據(jù)國外媒體報道，目前，科學(xué)家最新一項研究表明，人體腸道細(xì)菌能夠“發(fā)電”。該研究報告發(fā)表在近期出版的《自然》雜志上。研究報告合著作者、美國加州大學(xué)伯克利分校微生物學(xué)家丹尼爾·波特努瓦(Daniel Portnoy)稱，發(fā)電細(xì)菌并非一個新概念，在遠(yuǎn)離人類生活的環(huán)境中可以找到，例如：湖泊底部。

　　但是之前科學(xué)家還不知道腐爛植物或者哺乳動物體內(nèi)的細(xì)菌能以一種更簡單的方式發(fā)電，尤其是農(nóng)場牲畜。在實驗室里，波特努瓦和研究小組首次培育了一批單核細(xì)胞增生李斯特菌，在日常飲食中，人們很容易吞入這種細(xì)菌，從而感染李斯特菌病。這種食物中毒對免疫系統(tǒng)低下、孕婦(可能導(dǎo)致流產(chǎn))、新生兒和老年人群最危險。

　　通過將單核細(xì)胞李斯特菌放置在電化室里，能用電線或者電極捕獲生成的電子，研究小組發(fā)現(xiàn)這些食源性細(xì)菌可以產(chǎn)生電流。

　　該發(fā)現(xiàn)為什么令人驚奇?

　　波特努瓦指出，為什么一些細(xì)菌產(chǎn)生電流存在幾個原因，例如：移除新陳代謝過程產(chǎn)生的電子，但最主要的目的是制造能量。

　　研究報告第一作者、加州大學(xué)伯克利分校博士后研究員薩姆·萊特(Sam Light)說：“但是單核細(xì)胞李斯特菌也有產(chǎn)生能量的其它方式，例如通過使用氧氣?！?/p>

　　這種發(fā)電過程可能是“特定條件下使用的備用系統(tǒng)”，例如：它們可能在腸道低氧狀態(tài)下啟動發(fā)電功能。

　　研究人員篩選了突變細(xì)菌(那些基因缺失或者改變的細(xì)菌)，從而確定哪些基因是細(xì)菌產(chǎn)生電能所必需的。這些基因反過來會編碼某些蛋白質(zhì)，而這些蛋白質(zhì)是發(fā)電的關(guān)鍵因素。

　　他們發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌使用的發(fā)電系統(tǒng)(攜帶電子脫離細(xì)菌的一連串蛋白質(zhì))，比其它的電致細(xì)菌(例如生活在湖底的細(xì)菌)使用的發(fā)電系統(tǒng)更加簡單。

　　以前大多數(shù)發(fā)電系統(tǒng)都是在革蘭氏陰性菌中發(fā)現(xiàn)的，或者它們的細(xì)胞壁是由兩層構(gòu)成，從而使細(xì)菌內(nèi)部和外部環(huán)境隔離。研究人員最近分析的細(xì)菌呈革蘭氏陽性，意味著它們的細(xì)胞壁只有一層，電子向外釋放的障礙少了一層。

　　但是當(dāng)電子抵達(dá)細(xì)菌外部，就不清楚電子會流向何處。其它致電細(xì)菌通常會將電子轉(zhuǎn)移到外部環(huán)境中的鐵或者錳等礦物質(zhì)。在研究小組的實驗中，電子會流入電極，腸道中許多不同分子，例如：鐵，可能會結(jié)合并接受電子。

　　同時，研究人員發(fā)現(xiàn)這些致電細(xì)菌需要黃素蛋白質(zhì)存活下來，黃素是維生素B2的一種變體，在腸道中大量存在。研究人員后來發(fā)現(xiàn)這種細(xì)菌不僅需要黃素才能存活，而且周圍環(huán)境中自由漂浮的黃素可以增強細(xì)菌的發(fā)電活性。

　　發(fā)電細(xì)菌

　　一旦研究小組知道哪些基因負(fù)責(zé)發(fā)電，他們將使用類似進(jìn)程進(jìn)一步識別數(shù)百種發(fā)電細(xì)菌，通常一些細(xì)菌存在于腸道之中，而其它細(xì)菌則在乳酪發(fā)酵或作為益生菌方面發(fā)揮著重要作用。

　　美國伊利諾伊大學(xué)微生物學(xué)家拉蒂·卡霍恩(Laty Cahoon)和南希·弗賴塔格(Nancy Freitag)并未參與這項研究，他們指出，考慮到細(xì)菌可能在我們腸道高帶電環(huán)境下生存，這種最新發(fā)電方式可能有助于設(shè)計細(xì)菌基礎(chǔ)能量生成技術(shù)。

　　萊特稱，目前已有研究人員研制微生物燃料電池，或者使用細(xì)菌利用有機(jī)物發(fā)電的電池，就像垃圾處理廠一樣。因為這種最新工藝較簡單，所以有可能進(jìn)行改進(jìn)，但目前對此定論還為時過早。

　　萊特更感興趣的是知曉腸道內(nèi)究竟發(fā)生了什么——哪些分子從細(xì)菌獲得電子，以及這個過程如何影響細(xì)菌的生存。