@ 2018.09.28 , 16:00

人体肠道内部能够发电的细菌

人体肠道内部能够发电的细菌

一项新研究发现,我们肠道深处的细菌能够产生电能,研究人员还搞清了这些单细胞生物如何做到的这一点:通过分解糖作为其新陈代谢过程的一部分。

这一发现不仅可以帮助我们更好地了解自己的消化系统,它还有助于启发我们发明出可以使用细菌作为动力源的生物电池。

研究人员研究了厌氧粪肠球菌(Enterococcus faecalis),这是一种在健康人(和动物)体内都能找到的菌株,但也是导致脑膜炎,尿路感染和其他健康问题的罪魁祸首。

现在我们知道它还有一些特别的力量。

瑞士隆德大学的微生物学家Lars Hederstedt说:“乳酸菌和许多其他细菌可能具有电化学作用。”

粪肠球菌的独特的电化学过程是细胞外电子传递(EET)——电子交换时一种直接进入和离开环境的方式——有点像我们呼吸空气的方式。通过这种方式,细菌细胞能够产生电流和能量。

之前也看到过能够产生电流的细菌,但是现在我们知道在我们的消化系统管道内部的细菌也能够做到这一点,虽然只有少量的细菌可以。

在实验中,研究人员将粪肠球菌细胞放置在可以通过分解糖产生电流的电极上,而被称为醌分子的化学分子有助于电子传递。

该研究还隐隐指出了细菌与其他自然微生物协同作用的方式,将自身的代谢能力与其他细菌和真菌的代谢结合起来,以弥补其自身能力的不足,这一过程被称为同步合成。

“同步合成提供了细胞自身所没有的代谢能力。”Hederstedt说,“例如,某种化合物只有在两种不同类型的细菌一起出现时才能被有效地分解。”

掌握更多关于粪肠球菌的信息可能会带来更好的治疗手段——厌氧菌引发的感染很难用现有的抗生素来治疗,而且它也与某些类型的结肠癌有关。

这项研究与另一项研究几乎在同一时间发表,后者的研究目标是寻找人类肠道中具有EET能力的细菌。加州大学伯克利分校的一支研究小组发现了各种在人体内产生电流的细菌,包括粪肠球菌。

加州大学伯克利分校的研究人员认为,细菌进化出EET的能力是为了在富氧和缺氧环境中都能生存下来。这有点像冗余备用系统。

我们之前没有发现人体内部有能产生电流的细菌,科学家们仍在探索EET如何与这些微生物共同反应——它为肠道微生物群、抗生素、新疗法以及生活在人类环境内外的细菌菌株等领域开辟了大量的新的研究方向。

“我们相信我们的研究结果会刺激相关学科的发展,对具有复杂生物构成的环境进行更多的研究。”Hederstedt说。

该研究发表在《生物化学》。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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