يدرس علماء من جامعة كاليفورنيا في بيركلي الواقعة في شمال كاليفورنيا مؤخرًا مئات الأنواع من البكتيريا القادرة على توليد تياراتٍ كهربائيةٍ صغيرةٍ، حيث يعيش الكثير منها في سلامٍ وأمانٍ داخل ميكروبات الأمعاء البشرية.
عادةً ما ترتبط البكتيريا الإلكتروجينية – أي البكتيريا التي يمكنها توليد الكهرباء – ببيئات الأكسجين المنخفضة للغاية مثل قاع البحيرات أو في أعماق منجمٍ حمضيٍّ، في حين أنّه يمكن العثور عليها في العديد من الأماكن المختلفة في كوكبنا إلّا أنّ العلماء اندهشوا جدًا بوجود هذه البكتيريا بكثرةٍ في الأمعاء البشرية.
وقال أستاذ البيولوجيا الجزيئية والخلوية والبيولوجيا النباتية والميكروبية دان بورتنوي في بيان له: «في الحقيقة العديد من الجراثيم التي تتفاعل ونتعامل معها كمسبباتٍ للأمراض أو في البروبيوتك هي جراثيمٌ أو بكتيريا إلكتروجينية، ومن الممكن أن تخبرنا هذه المعلومات بالكثير من المعلومات عن كيفية تأثير هذه البكتيريا علينا سواء كان التأثير بالسلب أو بالنفع.
وكما ورد في Journal Nature فإنّ بعض الأنواع القادرة على ذلك شملت بكتريا (Listeria) وهي بكتيريا مسببة للأمراض والتي غالبًا ما ترتبط بالتسمم الغذائي، والبكتيريا المسببة للغرغرينا والتي تُسمى بـ (العصية اللبنية – Lactobacilli) والبكتيريا التي تعتبر مهمةً في عملية تخمر اللبن.
يمكن للبكتيريا توليد تيارٍ يصل إلى 500 مايكرو أمبير وهذا لا يكفي لشحن هاتفك الخلوي حتى، لكنّ الباحثين يثقون بأنّ اكتشافهم يمكن استخدامه في تطوير ما يسمى بـ (البطاريات الحية) لإنتاج الكهرباء من محطات معالجة المياه.
رُبّما ستتساءل، ما هو الغرض من هذه البكتيريا في توليد الكهرباء؟
حسنًا، يفعلون ذلك لنفس السبب الذي يجعلنا نتنفس الأكسجين أي لإزالة الإلكترونات المنتجة أثناء عملية الأيض ودعم إنتاج الطاقة. تستخدم البكتيريا – التي تعيش في البيئات منخفضة الأكسجين – في كثيرٍ من الأحيان المعادن مثل الحديد أو المنغنيز كمستقبلٍ للإلكترونات.
هذه العملية تتطلب العديد من التفاعلات الكيميائية مثل عملية (bioelectrochemical) حيث تُنقل الإلكترونات من داخل الخلية إلى خارجها.
وباختصارٍ شديدٍ فأنّهم يتنفسون تلك المعادن وينتجون تيارًا كهربائيًا صغيرًا كمنتجٍ ثانويٍّ.
يقول سام لايت الحاصل على الزمالة في بحث الدكتوراه: «يبدو أنّ بنية الخلية لهذه البكتيريا والمكان البيئيّ الغني بالفيتامينات تجعل من عملية نقل الإلكترونات خارج الخلية أكثر سهولةً وأكثر فعاليةً من حيث الجهد والطاقة المبذولة».
وأضاف: «وهكذا فإنّنا نعتقد أنّ البكتريا التقليدية التي تُدْرَس والتي تُستخدم في معالجة المعادن تَستخدم عملية نقل الإلكترونات خارج الخلية أيضًا لأنّها عمليةٌ مهمةٌ لبقائها على قيد الحياة، في حين تُستخدم هذه البكتيريا المُحددة والمُكتشفة حديثًا لأنها سهلةٌ نوعًا ما».
- ترجمة: أيمن صابر
- تدقيق: رند عصام
- تحرير: زيد أبو الرب
