مترجم: بكتيريا تنتج الكهرباء في الأمعاء

قد لا يكون هناك عصافير تزقزق في معدتك، ولكن هناك بالتأكيد شرارات كهربية في أمعائك.

ففي دراسة جديدة نشرت الأربعاء (12 سبتمبر) في مجلة Nature عثر فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا على بكتيريا تنتج الكهرباء في الأمعاء، سواء تلك البكتريا التي نتناولها مع الطعام، أو تلك التي تستوطن الأمعاء بصورة طبيعية.

يقول دانيال بورتنوي، عالم الميكروبيولوجي في جامعة كاليفورنيا، بيركلي والمؤلف الرئيسي للدراسة: “البكتيريا مولدة الكهرباء ليست شيئًا جديدًا، لكن العثور عليها يتطلب الذهاب إلى أماكن بعيدة عنا، مثل قيعان البحيرات.”

لكنّ العلماء لم يكن لديهم فكرة حتى الآن، حول قدرة أنواع أخرى من البكتيريا على توليد الكهرباء بطريقة أسهل، مثلما تفعل البكتيريا التي تعيش على النباتات المتحللة أو داخل أجسام الثدييات، وخصوصًا وجود بكتيريا تنتج الكهرباء في أمعاء الإنسان.

في بداية التجربة قام بورتنوي وفريقه بتنمية بكتريا الليسترية المستوحدة Listeria monocytogenes، وهي نوع من البكتيريا التي نأكلها في كثير من الأحيان ويمكن أن يسبب عدوى تسمى الليستريات listeriosi وهو نوع من التسمم الغذائي، يعد خطيرًا في حالات ضعف جهاز المناعة، وللنساء الحوامل (يمكن أن يسبب الإجهاض)، وكذلك بالنسبة لحديثي الولادة وكبار السن، وذلك حسب بيانات مركز مكافحة الأمراض والوقاية منها. عندما وضع فريق البحث البكتيريا في غرفة كهروكيميائية، ثم التقطوا الإلكترونات المتولدة عن طريق الكترولود، تأكدوا من قدرة هذه البكتيريا علي إنتاج التيار الكهربي.

 يقول بورتنوي “هناك عدة أسباب توضح لماذا تنتج بعض أنواع البكتيريا تيارًا كهربيًا. ربما لإزالة الإلكترونات الناتجة عن عملية الأيض. لكن يبقي الغرض الرئيسي من إنتاج الكهرباء هو الحصول على الطاقة.

ورغم أن بكتيريا  Listeria monocytogenes  لديها طرق أخرى للحصول على الطاقة، مثل استخدام الأكسجين، إلا أنها قد تلجأ لتوليد الكهرباء للحصول على الطاقة في حالة نقص الأكسجين في الأمعاء، كما يخبرنا سام لايت الباحث في جامعة كاليفورنيا، الباحث المشارك في الدراسة.

عندما قام الباحثون بفرز البكتيريا المتحولة –تلك التي فقدت أو غيرت بعض جيناتها– لتحديد الجينات اللازمة للبكتيريا لإنتاج الكهرباء. وجدوا أن بعض الجينات المسئولة عن إنتاج بعض البروتينات هي مفتاح إنتاج الكهرباء.

وجدوا أن النظام الذي تستخدمه البكتيريا التي تنتج الكهرباء في الأمعاء، والذي يقوم على سلسلة من البروتينات التي تحمل الإلكترونات من البكتيريا، هو أبسط بكثير من النظم المستخدمة لدي البكتيريا الكهربائية الأخرى (مثل تلك التي تستوطن قيعان البحيرات).

تم العثور على معظم النظم السابقة لإنتاج الكهرباء في بكتيريا سالبة الجرام، أي التي تحتوي على جدار خلية يتألف من طبقتين، لكن البكتيريا التي نحن بصددها اليوم، هي بكتيريا موجبة الجرام، مما يعني أن جدران خلاياها تتكون من طبقة واحدة فقط؛ هذا يعني ان هناك عقبة واحدة أمام الإلكترونات للوصول إلى الخارج.

في الأنواع الأخرى، البكتيريا التي تنتج الكهرباء في أماكن أخرى مثل قيعان البحيرات، عادة ما تنقل الإلكترونات إلى المعادن مثل الحديد أو المنغنيز في بيئتها. وبما أنه في القناة الهضمية، حيث توجد جزيئات من الحديد، فيحتمل أن ترتبط تلك الجزيئات بالبكتيريا التي تنتج الكهرباء في الأمعاء، وتقبل الإلكترونات.

وجد الباحثون أيضًا أن البكتيريا تحتاج إلى بروتينات الفلافين للبقاء على قيد الحياة. وهو تنوع من فيتامين ب2، يملأ القناة الهضمية. وأيضًا فإن البكتيريا بحاجة إلى بروتينات الفلافين الحرة في البيئة المحيطة حتي تعزز نشاطها الكهربي.

المصادر 1  2  3  4