Anche i batteri intestinali producono elettricità



(foto: Getty Images)

Quanti altri segreti si celano nel microbiota intestinale? I ricercatori dell’Università della California Berkeley hanno appena fatto una scoperta elettrizzante: alcuni batteri che popolano il nostro intestino, come i lattobacilli, possono produrre piccole correnti elettriche e l’insolito semplice sistema che utilizzano potrebbe fornire spunti per sviluppare nuovi tipi di batterie biologiche. La ricerca è stata appena pubblicata sulla rivista Nature.

Sam Light e i suoi colleghi di Berkeley hanno scoperto che esistono diversi batteri Gram-positivi (cioè organismi unicellulari che possiedono, oltre alla parete cellulare, una sola membrana che li divide dall’ambiente circostante) in grado di generare elettricità in un modo insolito, che non era mai stato osservato prima.

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.

Ma facciamo un passo indietro.

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.

I ricercatori, poi, hanno individuato i geni che codificano per le proteine che consentono il passaggio degli elettroni dall’interno all’esterno del batterio e sono andati a verificare se fossero presenti anche in altre specie microbiche. Così è, e sono molti i batteri che interagiscono con l’essere umano, sia patogeni (per esempio Clostridium perfringens che causa la cancrena, o Enterococcus faecalis responsabile di pericolose infezioni ospedaliere) sia non (per esempio i lattobacilli e altri probiotici).

Per gli scienziati questa scoperta è davvero elettrizzante, sia per il tema in questione sia perché potrebbe avere interessanti applicazioni in diversi settori: il nuovo meccanismo potrebbe infatti essere coinvolto nel buon funzionamento del nostro apparato digerente, nel dare gusto a formaggi, yogurt o altri prodotti fermentati, infine potrebbe essere sfruttato per per produrre elettricità da batterie biologiche.


Fonte: WIRED.it