O descoperire bacterii care deschide multe posibilități
Pare imposibil să ne imaginăm ființe vii care nu depind de oxigen pentru a respira. Utilizăm acest element pentru a metaboliza alimentele și a produce energie, fiind ultimul acceptor de electroni într-o reacție în lanț pentru eliberarea energiei și, așa cum se menționează în National Geographic, această metodă este atât de comună în natură încât primii oameni de știință credeau că este imposibilă existența oricărei alte forme de respirație. Dar se înșelau.
Explorând locuri extreme cu deficit sau absență totală de oxigen, precum surse hidrotermale din adâncuri, peșteri întunecate și chiar intestinul uman, au descoperit alte metode. Acest lucru a fost demonstrat într-un studiu realizat de o echipă de cercetători condusă de biochimista Caroline Ajo-Franklin de la Universitatea Rice, care a descoperit că anumite bacterii pot utiliza un grup de compuși organici cu structura de bază a naftalinei, numiți naftochinone, care au aceeași funcție ca oxigenul.
Acestea se produc prin transferul de electroni către suprafața exterioară a celulelor într-un proces cunoscut sub numele de respirație extracelulară, emițând un curent electric și permițând bacteriilor să genereze energie și să crească fără nevoie de oxigen. Acest tip de „respirație electrică” a fost observat la unele microorganisme, dar acum a fost descoperit la „o bacterie comună în biotehnologie și în corpul uman”, Escherichia coli. Cercetătorii afirmă că „descoperirea schimbă complet viziunea asupra modului în care pot funcționa metabolismele bacteriene în absența oxigenului”.
Procese unice
În revista menționată se afirmă că „această formă de generare a energiei se bazează pe o moleculă numită HNQ (2-hidroxi-1,4-naftocinonă), care acționează ca un mic mesager electric în interiorul celulei”. Unele tulpini de Escherichia coli utilizează această moleculă ca intermediar atunci când se debarasează de electronii în surplus, aruncându-i în exterior printr-un circuit electric, într-un proces numit transfer extracelular de electroni (EET). Biki Bapi Kundu, doctorandă și autoare a studiului, a explicat că „acest mecanism respirator recent descoperit este o modalitate simplă și inteligentă de funcționare”, după cum relatează National Geographic.
„Naftokinonele acționează ca transportori moleculari, transportând electroni în afara celulelor pentru ca bacteriile să poată digera alimentele și să genereze energie”, a explicat autoarea. Cercetătorii de la Universitatea Rice au colaborat cu laboratorul Palsson de la Universitatea California din San Diego pentru a verifica descoperirile, creând simulări computerizate specializate pentru a observa cum ar crește bacteriile într-un mediu fără oxigen și adăugând o suprafață conductoare mare, confirmând că acestea pot supraviețui efectiv prin acest proces.
Ajo-Franklin a afirmat că această lucrare „pune bazele pentru valorificarea dioxidului de carbon prin energie electrică regenerabilă, în care bacteriile acționează ca plante care au nevoie de lumina soarelui pentru a realiza fotosinteza. Acest lucru deschide calea către tehnologii mai inteligente și mai durabile, centrate pe biologie”. Potrivit afirmațiilor lor, pe lângă progresele în ceea ce privește supraviețuirea în locuri cu deficit de oxigen, totul ar putea duce la aplicații viitoare în procese biotehnologice, cum ar fi tratarea apelor uzate și biofabricația, precum și în diagnosticarea medicală, controlul poluării și explorarea spațiului cosmic.
