במחקר חדש, חיידקים מחמצני ברזל נותנים משמעות חדשה לביטוי "לחיות מהרשת", ומספקים תקווה רעננה כדלק ביולוגי פוטנציאלי.
חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה, סנט פול, שידלו סוג של חיידקים להחליף את התזונה הרגילה שלהם של ברזל מחומצן חלקית עבור זרם קטן של חשמל - טריק שעשוי בסופו של דבר להפוך את המיקרואורגניזמים ליצרנים שימושיים של דלק ביולוגי.
החיידק המעורב ב לימוד היה Mariprofundus ferrooxydans, מין שיוצר את ביתו סביב פתחי אוורור הידרותרמיים על קרקעית הים. כמו חיידקים מחמצנים ברזל אחרים, M. פרואוקסידנים מסתמך על צורה של ברזל מסיס, הנקרא ברזל ברזל, או FeII, כמקור לאלקטרונים שהוא צריך כדי לנשום. כאשר קיים הרבה חמצן, ברזל ברזל מוותר בקלות על האלקטרון הנוסף שלו לחמצן, כדי להפוך ל-FeIII היציב יותר, או ברזל ברזל - מסוג תחמוצת הברזל שאנו מכירים כחלודה. אבל בסביבות עם פחות חמצן, M. ferrooxydans' יכול לעשות את עבודת החמצן עבורו, ובכך להשיג אנרגיה מהאלקטרון הנוסף.
מאז לימודים קודמים הציע שהחיידקים גנבי האלקטרונים משתמשים בחלבונים בצד החיצוני של התאים שלהם כדי לשאת אותם לאחר השוד, החליטו מדעני מינסוטה לנסות להזין את האלקטרונים ישירות לתא משטח.
בניסוי שלהם, החוקרים הפקידו חלק M. פרואוקסידנים על פני השטח של אלקטרודה, אשר הייתה מכוונת לשחרר אלקטרונים באותה רמת אנרגיה ש-FeII יספק. כדי להפעיל את האורגניזמים בבית הגידול החדש שלהם, המדענים הוסיפו גם חלק מהמזון הטבעי של החיידק - FeII - לתערובת.
לאחר שנתנו לחיידקים להתרבות על פני האלקטרודה במשך ארבעה שבועות, הם גרדו חלק והחלו מושבה חדשה על אלקטרודה ללא FeII בסביבה. באופן מדהים, החיידקים המשיכו לשגשג, גם לאחר שחלקם הושתלו הלאה לאלקטרודה שלישית. כמה חומרים מזינים עדיין סופקו למושבה זו, ציין המחקר, אך בכמויות קטנות מדי כדי לתמוך בצמיחתו לכאורה של החיידק.
חיידקים על אלקטרודה
התוצאות מראות שחיידקים אוהבים M. פרואוקסידנים מסוגלים להשתמש בחשמל מאלקטרודות כדי ללכוד פחמן דו חמצני ולשכפל. מה שהופך את זה למעניין, מנקודת מבט אנושית רעבת אנרגיה, הוא שעל ידי נטילת פחמן דו חמצני ושימוש זה כדי ליצור תאים חדשים, החיידקים בעצם משתמשים בחשמל כדי לאחסן פחמן בצורה שבני אדם יכולים להשתמש בו דלק.
בסופו של דבר, החוקרים מקווים להגדיל את השיטה הזו כדי לייצר סוג חדש של דלק ביולוגי מתוך החיידקים, תוך שימוש בחשמל מתאי שמש או ממקורות אחרים שאינם מאובנים. הישג כזה יהיה שימושי מאוד למגוון מטרות - למשל, הוא יספק דרך לאחסן עודפי אנרגיה שנוצרת מחוות רוח ושמש.
כמובן, האתגרים של "הגדלת" כמעט כל שיטת דלק ביולוגי לא הולכים לאיבוד על החוקרים. כפי שאמר מדען אחד המעורב במחקר לאגודה האמריקנית למיקרוביולוגיה, שפירסם את הממצאים בכתב העת שלהם Mbio, "אם יש 100 שלבים כדי לגרום לזה לעבוד - זה שלב ראשון."