Některé bakterie dokážou pohlcovat elektrony. Nikoli však ústy. Nový výzkum provedený na Washington University v St. Louis odhaluje, jak bakterie přitahují elektrony přímo z elektrody. Práce, která tento proces vysvětluje, vyšla v listopadu 2019 ve vědeckém časopise mBio a jejími autory jsou docentka biologie Arpita Bose a doktorand Michael Guzman.
Kmen bakterií Rhodopseudomonas palustris získává elektrony, tedy elektrický náboj, z vodivých látek, jako je například rez nebo jiné oxidy kovů. Elektrony využívají k vázání oxidu uhličitého, který je zdrojem stavebního materiálu pro jejich růst – uhlíku.
Výzkum navazuje na předchozí objev docentky Bose, že uvedená bakterie R. palustris, konkrétně formy TIE-1, dokáže využívat rez jako napájecí stanici. Bakterie R. palustris je fototrofní organismus, což znamená, že k provádění metabolických procesů využívá sluneční energii.
Foto: Yamini Jangir and Moh El-Naggar
„Poprvé se jasně ukázalo, jak je tato schopnost organismů živit se elektřinou spojená s vázáním oxidu uhličitého,“ uvedla Arpita Bose. Elektrická energie ve formě volných elektronů vstupuje do bílkovin v buněčné membráně, která má význam pro fotosyntézu. Když badatelé mikroorganismu odňali schopnost vázat oxid uhličitý, pozorovali 90% snížení spotřeby elektrické energie. Co z toho vyplývá? Bakterie skutečně váže oxid uhličitý pomocí elektřiny!
Jak to funguje? Bakterie přitahováním a ukládáním elektronů zvyšuje svůj redoxní potenciál. Při vybíjení náboje buňka pak redukuje a váže oxid uhličitý, tedy základní surovinu pro výrobu látek, které potřebuje k růstu. Energie pro celý tento proces pochází ze slunečního záření. Proces se může opakovat a buňka vytváří nejrůznější biomolekuly pouze pomocí elektrické energie, oxidu uhličitého a světla.
„Dlouho už víme, že mikroorganismy mohou reagovat s různými přírodními elektrodami, například s nabitými nerosty,“ uvádí Guzman. „Nikdo však před námi nepřišel na to, jak tento proces mohou provádět fotoautotrofní organismy, které si vážou vlastní uhlík a energii berou ze světla. Náš výzkum zaplňuje řadu mezer v této oblasti.“
Získané poznatky mohou přispět k využití mikroorganismů pro ukládání elektrické energie nebo k jiným bioenergetickým aplikacím, jako je výroba bioplastů či biopaliv. „Doufáme, že schopnost s pomocí elektřiny a světla redukovat oxid uhličitý bude možné využít k ekologickému řešení energetické krize,“ uzavírá docentka Bose.
Autor: Petr Bílek
