Studi Menunjukkan Bakteri Probiotik dan Superbug Dapat Menghasilkan Listrik

Para ilmuwan telah menemukan bahwa ratusan spesies bakteri mampu menghasilkan listrik dan bisa dikooptasi untuk membuat "baterai hidup".

Sementara para peneliti telah mengetahui bahwa bakteri yang ditemukan di lingkungan eksotis seperti dasar laut adalah elektrogenik, sebuah studi baru yang diterbitkan dalam jurnal Alam menandai pertama kali para ilmuwan menemukan bakteri yang berinteraksi dengan manusia juga elektrogenik.

Bakteri ini berkisar dari jenis yang menyebabkan diare hingga bakteri yang memfermentasi yogurt. Banyak yang mengisi usus manusia, dan memahami bagaimana bakteri ini mengembangkan kemampuan memproduksi listrik dapat mengungkapkan bagaimana mereka menulari manusia - atau mengapa mereka membuat kita tetap sehat.

Rekan penulis penelitian dan rekan pascadoktoral Universitas California, Berkeley, Sam Light memberi tahu Terbalik bahwa selama 30 tahun terakhir para ilmuwan semakin menyadari bahwa bakteri yang hidup di lingkungan yang kaya akan mineral oksida, seperti oksida besi dan oksida mangan, mampu bertahan karena proses yang disebut ekstraseluler transfer elektron. Ini berarti mereka menghasilkan listrik sebagai bagian dari metabolisme mereka, kata Light.

Alasan mengapa beberapa bakteri menghasilkan listrik mirip dengan mengapa kita menghirup oksigen: untuk mendukung produksi energi. Dalam tubuh manusia, elektron ditransfer ke molekul oksigen di mitokondria di dalam setiap sel. Tetapi bakteri yang hidup di usus kita tidak memiliki akses ke oksigen, sehingga mereka mengembangkan kemampuan untuk menggunakan alternatif. Dengan transfer elektron ekstraseluler, mikroba ini dapat "bernapas" dengan memindahkan elektron berenergi tinggi di luar sel - dalam bentuk listrik.

“Kami membuat penemuan bahwa patogen bawaan makanan Listeria monocytogenes memiliki kemampuan penghasil listrik ini, ”jelas Light. “Kami dapat mengidentifikasi gen yang bertanggung jawab atas aktivitas listrik ini, dan ternyata banyak bakteri lain yang juga memiliki gen ini - artinya mereka juga dapat menghasilkan listrik. Bakteri dengan gen-gen ini termasuk patogen lain yang menyebabkan penyakit, probiotik, dan anggota normal komunitas mikroba di usus kita, serta bakteri yang digunakan untuk fermentasi makanan."

Tim menemukan bahwa, ketika tumbuh dalam labu dengan elektroda, bakteri menciptakan arus listrik yang diukur pada 500 microamp. Ini berarti bahwa listrik yang mereka dapat hasilkan di luar tubuh adalah 100.000 elektron per detik per sel.

"Saya tidak akan mengatakan bahwa mereka menghasilkan listrik di dalam tubuh kita," Light menjelaskan. “Mereka hanya melakukan respirasi di luar sel mereka. Dengan kata lain, mereka memiliki proses yang, di luar tubuh kita, dapat dikooptasi untuk menghasilkan listrik."

Dan itu sangat menarik bagi para ilmuwan. Pada bulan Juni NASA mengirimkan bakteri penghasil listrik ke Stasiun Luar Angkasa Internasional untuk melihat apakah mikroba masih bekerja di ruang angkasa yang sama. Jika mereka melakukannya, listrik mereka berpotensi digunakan untuk menjalankan proyek misi. Angkatan bersenjata AS juga mendukung studi bakteri elektrogenik secara finansial dengan harapan bahwa bakteri tersebut pada akhirnya dapat digunakan untuk mengolah air limbah. Pada 2017, para ilmuwan dari University of California, Santa Barbara juga membuat jalan menuju penciptaan "baterai hidup" dengan sel bahan bakar mikroba yang dimodifikasi secara kimia.

Karena bakteri yang kurang oksigen mengeluarkan elektron dari dinding sel mereka sebagai alat untuk bertahan hidup, jika dimanipulasi dengan benar, mereka dapat berkontribusi untuk kelangsungan hidup kita di lingkungan yang intens.