Bakteri usus kita menghasilkan listrik

Para ilmuwan UC Berkeley menemukan bahwa bakteri penyebab diare yang umum, Listeria monocytogenes , menghasilkan arus listrik dengan menggunakan teknik yang sepenuhnya berbeda dari bakteri elektrogenik yang telah diketahui, dan ternyata ratusan spesies bakteri lainnya juga menggunakan proses yang serupa. Kebanyakan bakteri yang memicu hal tersebut adalah bagian dari mikrobioma usus manusia.

“Fakta bahwa begitu banyak bakteri yang berinteraksi dengan manusia, baik sebagai patogen atau probiotik atau mikrobioma kita atau terlibat dalam fermentasi produk manusia, bersifat elektrogenik – yang telah terlewatkan sebelumnya,” kata Dan Portnoy, dari UC Berkeley, “Ini bisa memberi tahu kita banyak tentang bagaimana bakteri ini menginfeksi kita atau membantu kita memiliki usus yang sehat.”

Bakteri ini dapat mengalirkan arus hingga 500 mikroampere. Memang, itu tidak cukup untuk mengisi baterai telepon, tapi penemuan ini akan menjadi berita baik bagi mereka yang saat ini mencoba untuk membuat baterai dari mikroba untuk mengembangkan apa yang disebut sebagai “living batteries” atau teknologi bioenergetik “hijau” misalnya dengan menghasilkan listrik dari bakteri di pabrik pengolahan limbah.

Penelitian ini telah dipublikasikan online di jurnal Nature.

Bakteri menghasilkan listrik untuk alasan yang sama sebagaimana kita menghirup oksigen: untuk menghilangkan elektron yang dihasilkan selama metabolisme dan mendukung produksi energi.

Bakteri yang hidup di lingkungan dengan kadar oksigen yang rendah sering menggunakan mineral, seperti besi atau mangan, sebagai akseptor elektron. Proses ini, bagaimanapun, membutuhkan banyak reaksi kimia berlangsung. Salah satunya adalah proses bioelektrokimia dimana elektron ditransfer dari bagian dalam sel ke luar. Singkatnya, mereka “bernapas” logam dan menghasilkan arus listrik kecil sebagai produk sampingan.

Bakteri ini dapat mengalirkan arus hingga 500 mikroampere. Memang, itu tidak cukup untuk mengisi baterai telepon, tetapi peneliti percaya penemuan mereka dapat digunakan untuk mengembangkan apa yang disebut “mikroba hidup” atau bahkan baterai bioenergetik untuk menghasilkan listrik dari pabrik pengolahan air.

“Tampaknya struktur sel dari bakteri ini dan niche ekologi kaya vitamin yang mereka tempati membuatnya secara signifikan lebih mudah dan lebih efektif untuk mentransfer elektron keluar dari sel,” kata penulis pertama Sam Light.“Dengan demikian, kami berpikir bahwa bakteri yang menyerap mineral yang dipelajari secara konvensional menggunakan transfer elektron ekstraseluler karena sangat penting untuk bertahan hidup, sedangkan bakteri yang baru diidentifikasi ini menggunakannya karena ‘mudah’. “Ini adalah bagian besar dari fisiologi bakteri yang orang tidak menyadari ada, dan itu bisa berpotensi dimanipulasi,” katanya.Light dan Portnoy memiliki banyak pertanyaan tentang bagaimana dan mengapa bakteri ini mengembangkan sistem yang unik seperti itu. Kesederhanaan (lebih mudah untuk mentransfer elektron melalui satu dinding sel daripada melalui dua) dan peluang (mengambil keuntungan dari molekul flavin di mana-mana untuk menyingkirkan elektron) tampaknya telah memungkinkan bakteri ini untuk menemukan cara untuk bertahan hidup di kedua keadaan : kaya akan oksigen dan sebaliknya.