▲李斯特菌在普遍存在的黄素分子（黄点）的辅助下，通过细胞壁以微电流的形式将电子传输到环境中。
虽然在特殊环境如矿井和湖底发现了可以发电的细菌，但科学家们忽视了一个与我们密切相关的来源：人体肠道。近日，美国加州大学伯克利分校的科学家们发现，一种常见的可以引起腹泻的细菌：李斯特菌，可以使用与已知发电细菌完全不同的方式产生电能，数百种其他细菌也采用同样的方法。其中许多发电细菌是人类肠道微生物群的一部分，多数可以引起食源性疾病或者导致流产。比如引起坏疽的产气荚膜梭菌和医院获得性感染的粪肠球菌等也可以产生电力。而产电细菌也有益生菌，如乳酸菌。这项研究将于10月4日在《自然》杂志上发表。
细菌产生电能的原因和我们呼吸氧气的原因一样：去除新陈代谢过程中产生的电子并支持能量产生。当动物和植物将电子转移到每个细胞的线粒体内的氧气时，没有氧气的环境中的细菌——包括我们的肠道，还有酒精和奶酪发酵桶等——必须找到另一个电子受体。从某种意义上说，这些细菌在地质环境中会“呼吸”铁或锰。将电子从细胞转移到矿物质需要级联的特殊化学反应，即所谓的细胞外电子转移链，它携带电子作为微电流。新发现的细胞外电子转移系统实际上比已知的转移链更简单，并且似乎只有在必要时才被细菌使用，也许当氧气水平较低时。迄今为止，在具有单细胞壁的细菌（被归类为革兰氏阳性细菌的微生物）中发现了这种更简单的电子转移链，这些细菌生活在含有大量黄素的环境中，黄素是维生素B2的衍生物。
为了了解这个系统有多么强大，Light与劳伦斯•伯克利国家实验室的 Caroline Ajo-Franklin合作，后者曾经探索了活微生物和无机材料之间的相互作用，以应用于碳捕获和封存以及生物太阳能发电。Ajo-Franklin用一个电极来测量从细菌中流出的电流——高达500微安——以确认它确实是带电的。事实上，它们产生的电能大约为每秒钟100000电子。这种系统在乳酸杆菌中的存在特别引起了人们的兴趣，乳酸杆菌是生产奶酪、酸奶和泡菜的关键细菌。因而电子传递在奶酪和酸菜的味道中也许起了一定的作用。
Sam Light说“这是细菌生理学的一大部分，人们没有意识到这些细菌的存在，而这些细菌可能被操纵”。Sam Light和Portnoy提出了更多的问题，关于这些细菌如何以及为什么产生这样一个独特的系统。简单性——通过一个细胞壁比通过两个细胞壁更容易传递电子——和机会——利用无处不在的黄素分子来除去电子——似乎使这些细菌能够在富氧和贫氧的环境中找到生存的方法。
编译：小贝
审稿：alone
来源：http://h5.scimall.net.cn/register?from=wechat
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