I batteri intestinali producono elettricità

Listeria Monocytogenes

Abbiamo trovato un recente di wired.it che descrive la ricerca e la scoperta pubblicata su Nature a da parte di un gruppo di ricercatori, guidato da Sam Light dell’Università della California Berkeley, che riguarda la capacità di produrre energia elettrica da parte di sottogruppo di batteri, tra cui microbi intestinali e probiotici, con un meccanismo inedito che potrebbe aiutarci a capire come creare nuove batterie molto o del tutto sicure da vari punti di vista. In particolare, alcuni batteri che popolano il nostro intestino, come i lattobacilli, possono produrre piccole correnti elettriche. La ricerca è partita da alcune evidenze  sul comportamento del batterio Listeria monocytogenes, l’agente patogeno della listeriosi che può colpire anche l’essere umano. In determinate condizioni infatti questo batterio sembra comportarsi in modo strano, spostando elettroni dal suo interno verso l’esterno per produrre energia.

"Per sopravvivere ogni organismo, che sia unicellulare o complesso, ha bisogno di produrre energia e di accumularla sotto forma di una moneta spendibile (l’Atp) per promuovere tutti i processi vitali. I modi principali per produrre energia sono la fermentazione (senza ossigeno) e la respirazione (con o senza ossigeno). La respirazione, in particolare, richiede che per produrre energia sotto forma di Atp alcuni elettroni vengano spostati da una molecola all’altra (catena di trasporto degli elettroni) fino a essere ceduti a un accettore. Nel caso di organismi complessi come l’essere umano questo accettore è costituito dall’ossigeno che si trova all’interno dell’organismo, ma forme di vita più semplici come i batteri possono sfruttare altri elementi chimici presenti nell’ambiente circostante, trasferendo dunque gli elettroni dall’interno all’esterno della cellula e producendo una piccola corrente elettrica. 

Questo meccanismo, noto come trasferimento extracellulare di elettroni (Eet), è tipico di batteri che vivono in ambienti poveri di ossigeno ma ricchi di minerali, come il ferro o il manganese. E Listeria monocytogenes non è tra questi.

Sam Light e colleghi, dunque, hanno osservato il comportamento di Listeria monocytogenes e, coltivandola in una cella elettrochimica, sono riusciti a misurare una corrente di circa 500 microAmpere – molto simile a quella prodotta dai batteri che respirano metalli. Non restava che da capire in che modo Listeria monocytogenes fosse in grado di generare elettricità. E la scoperta è risultata del tutto inedita.Attraverso indagini molecolari i ricercatori di Berkeley hanno descritto un meccanismo di trasferimento extracellulare di elettroni molto più semplice e molto meno dispendioso di quello utilizzato dai batteri che respirano metalli. Si tratta infatti di un sistema applicato da specie batteriche che vivono in ambienti poveri di ossigeno ma ricchi di nutrienti, proprio come l’intestino umano, e che sfrutta molecole di flavina (un derivato della vitamina B2) per spostare elettroni all’esterno della cellula "

Questi microrganismi producono energia per un effetto secondario del metabolismo: rimuovono gli elettroni prodotti durante il metabolismo e li trasferiscono ai minerali presenti all'esterno, come ferro o manganese, in un processo che innesca una cascata di reazioni chimiche che generano una corrente elettrica di 500 microampere.
La ricerca, oltre che far capire come funzionano i meccanismi all'interno del nostro corpo e quindi migliorare le funzioni e curare possibili disfunzioni organiche, può avere ricadute a livello di progettazione di sistemi di produzione di elettricità e batterie.

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