​

Các khoa học gia biết rằng 1 dòng vi khuẩn biển có tên là Dhewanella oneidensis ở trầm tích và đất dưới lòng đại dương có thể tạo ra dòng điện khi tiếp xúc với các kim loại nặng như sắt và mangan.

Các nghiên cứu gia cho thấy rằng những protein này có thể vận chuyển các electron xuyên qua màng ở tốc độ đủ nhanh để tạo ra năng lượng cần thiết cho các vi khuẩn này tồn tại.

Cũng giống như con người hít vào khí oxy và sử dụng oxy để tạo năng lượng, vi khuẩn Shewanella có thể sử dụng các khoáng chất như sắt oxit để hô hấp, đồng tác giả Liang Shi đến từ Phòng thí nghiệm Quốc gia Tây Bắc Thái Bình Dương ở Richland, Wash cho biết. Những vi khuẩn này được biết là phát ra dòng điện bằng cách vận chuyển qua lại các electron qua mang tế bào của chúng, nhưng electron này truyền từ vi khuẩn sang khoáng chất như thế nào thì chưa ai biết rõ, Shi cho biết.

Có thể có 2 khả năng xảy ra: Các protein màng có thể truyền electron trực tiếp sang bề mặt khoáng chất, hoặc những protein này có thể sử dụng các phân tử khác để giúp chúng mang electron qua màng tế bào.

Để cho thấy cách thức các protein màng ở những vi khuẩn này tạo ra dòng điện, các nghiên cứu gia đã tạo ra 1 cấu trúc phân tử chất béo giống bong bóng được rải đầy những protein này, đây là cấu trúc bắt chước màng tế bào của những vi khuẩn này. Việc nghiên cứu những bong bóng này dễ hơn nhiều so với các tế bào vi khuẩn thật, các tế bào này có nhiều cấu trúc khác, Shi cho biết. Các thí nghiệm này còn được thực hiện ở 1 môi trường không có oxy, bởi vì oxy có thể gây cản trở cho các phản ứng hóa học.

Các bong bóng này chứa 1 chất cho electron ở bên trong và được tiếp xúc với 1 khoáng chất chứa chất sắt ở bên ngoài. Các nghiên cứu gia đã đo lường tốc độ của dòng điện được phát qua màng.

Tốc độ của dòng điện này rất nhanh – đủ nhanh để thấy rằng các vi khuẩn sử dụng cơ chế này để tạo dòng điện của chúng trong tự nhiên.

“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng những protein này có thể ‘chạm’ trực tiếp bề mặt khoáng chất và tạo ra 1 dòng điện, có nghĩa là những vi khuẩn này có thể nằm trên bề mặt của 1 kim loại hoặc khoáng chất và dẫn điện qua mang tế bào của chúng”, sinh học gia Tom Clarke đến từ Trường Đại học East Anglia (Anh) cho biết.

Việc hiểu được cách thức những vi khuẩn này thực hiện chức năng có thể cho phép các khoa học gia phát triển những loại pin sinh học mà có thể tích trữ năng lượng cho các cảm biến ở môi trường xa xôi chẳng hạn. Ngược lại, quá trình nghịch đảo này – có nghĩa là đặt điện vào những vi khuẩn này – có thể được sử dụng để làm cho những vi khuẩn này sản xuất các chất liệu hữu ích.

Bước tiếp theo đó là làm thế nào để những protein chuyển động qua lại các electron này phù hợp với toàn bộ hệ thống chứ không chỉ trong các bong bóng ở phòng thí nghiệm, ông cho biết.

Bluesky - Dostdongnai, Theo Live Science.