你可能知道在某個奇異環(huán)境下發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌能放電，你聽說過人體內(nèi)的細(xì)菌也能放電嗎？

      加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，單核細(xì)胞增多性李斯特菌（Listeria monocytogenes）可以利用與已知的發(fā)電細(xì)菌完全不同的技術(shù)制造電能，甚至許多人類腸道細(xì)菌也屬于“放電細(xì)菌”，例如致病性的李斯特菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）、糞腸球菌（Enterococcus faecalis）和致病性鏈球菌，以及廣泛應(yīng)用于酸奶發(fā)酵的乳酸桿菌（Lactobacilli）。

     “許多與人類相互作用的細(xì)菌，無論是病原體還是益生菌，無論是與我們共生的微生物群還是參與人類產(chǎn)品發(fā)酵的工程菌，它們都產(chǎn)電，奇怪的是，過去我們竟然沒有注意到，”分子和細(xì)胞生物學(xué)、植物和微生物學(xué)教授Dan Portnoy說。

      這一發(fā)現(xiàn)對試圖利用微生物制造活電池的科學(xué)家來說是個的消息，意味著，這種“綠色”生物能源技術(shù)可以將廢物處理廠的細(xì)菌變廢為寶。

     細(xì)菌生產(chǎn)電能跟我們呼吸氧氣是一個道理：去除新陳代謝和能量供應(yīng)過程中生產(chǎn)的電子。動物和植物將電子傳遞給線粒體內(nèi)的氧氣，在缺氧條件下，包括我們腸道內(nèi)、酒精和奶酪發(fā)酵罐里的細(xì)菌必須找到其他電子受體，在地質(zhì)環(huán)境中，電子受體通常是位于細(xì)胞外的鐵或錳之類的礦物，從某種意義上，這些細(xì)菌“呼吸”鐵或錳。

延伸閱讀：

    將電子從細(xì)胞內(nèi)傳遞給礦物需要特殊的化學(xué)級聯(lián)反應(yīng)，所謂的細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移鏈（extracellular electron transfer chain），這條鏈攜帶微弱的電流。一些科學(xué)家利用它制備生物電池，將電放在含有細(xì)菌的燒杯里，你就可以發(fā)電。

     新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移系統(tǒng)實(shí)際上比已知的轉(zhuǎn)移鏈更簡單！但是，只有在必要時（也許是氧氣水平較低時），細(xì)菌才會啟動。

     科學(xué)家們在具有單層細(xì)胞壁的細(xì)菌被歸類為革蘭氏陽性菌中發(fā)現(xiàn)了這種簡單鏈，革蘭氏陽性菌喜歡生活在含有大量微生物素B2衍生物（flavin）的環(huán)境中。

      “看來，這些細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和微生物富集生態(tài)位對能地向細(xì)胞外傳遞電子具有顯著意義，”本文一作、博后學(xué)者Sam Light說?！耙虼?，我們過去認(rèn)為礦物呼吸細(xì)菌利用細(xì)胞外電子轉(zhuǎn)移是為了生存，新研究表明，細(xì)菌都喜歡用它，因?yàn)樗∈聝骸！?

      為了測試該系統(tǒng)的穩(wěn)健性，Light團(tuán)隊(duì)與勞倫斯-伯克利實(shí)驗(yàn)室的Caroline Ajo-Franklin合作，探索了活微生物與無機(jī)材料之間的相互作用——碳捕獲和儲存以及生物太陽能發(fā)電。

      經(jīng)測量，從細(xì)菌中流出的電流高達(dá)500微安，科學(xué)家們確認(rèn)它確實(shí)是電性的。事實(shí)上，它們產(chǎn)生的電能大約為每秒100000個電子。

     乳酸菌也具備該系統(tǒng)引起了人們的興趣，乳酸菌被廣泛用于生產(chǎn)奶酪、酸奶喝泡菜。他認(rèn)為，也許電子傳遞對奶酪和泡菜的味道起了一定作用。“這是細(xì)菌生理學(xué)的一部分，一大片未知被揭曉了，而且這些細(xì)菌還可以被操縱，”Light說。

     Light和Portnoy對這些細(xì)菌如何以及為什么產(chǎn)生了這樣一個獨(dú)特的系統(tǒng)感到好奇。先它很簡單——通過一層細(xì)胞壁傳遞電子比通過兩層細(xì)胞壁傳遞電子更容易；其次是環(huán)境條件有利——直接利用環(huán)境中的flavin分子去除電子，如此一來，細(xì)菌似乎在富氧和貧氧環(huán)境下都能很好的生存。