As bactérias no nosso intestino produzem eletricidade

10/09/2018 20:25:00​​​​​​​
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Alguns tipos de bactérias comumente consumidas ou já encontradas em nosso intestino podem gerar eletricidade, segundo um novo estudo publicado na edição de 12 de setembro do Journal Nature.

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Credit: Amy Cao graphic. Copyright UC Berkeley.​​​​​​​


As bactérias geradoras de eletricidade, ou "eletrogênicas", não são algo novo - elas podem ser encontradas em lugares distantes de nós, como no fundo dos lagos, disse o autor sênior Daniel Portnoy, microbiólogo da Universidade da Califórnia, em Berkeley.


Mas até agora, os cientistas não faziam ideia de que bactérias encontradas em plantas em decomposição ou em mamíferos, especialmente animais de fazenda, também poderiam gerar eletricidade e de uma maneira muito mais simples.


No laboratório, Portnoy e sua equipe primeiro criaram um lote de Listeria monocytogenes, uma espécie de bactéria, que muitas vezes comemos e às vezes causa uma infecção chamada listeriose. Este tipo de intoxicação alimentar é tipicamente mais perigoso para pessoas com sistemas imunológicos enfraquecidos, mulheres grávidas (pode causar abortos espontâneos), recém-nascidos e pessoas idosas.

 

Colocando as bactérias em uma câmara eletroquímica e capturando os elétrons gerados com um fio ou eletrodo, a equipe descobriu que essas bactérias geradas por alimentos criavam uma corrente elétrica.



Por que o choque?


Há várias razões pelas quais algumas bactérias geram eletricidade, como remover elétrons produzidos pelo metabolismo. Mas o objetivo principal é criar energia. Mas Listeria monocytogenes tem "outras formas de gerar energia também", como através do uso de oxigênio, disse o autor principal Sam Light, pesquisador de pós-doutorado da Universidade da Califórnia, em Berkeley.


Esse processo de geração de eletricidade é "provavelmente um sistema de backup que eles usam sob certas condições". Por exemplo, eles podem implantá-lo em condições de baixo oxigênio do intestino.

 

Os pesquisadores examinaram as bactérias mutantes - aquelas com genes ausentes ou alterados - para identificar quais genes eram necessários para que as bactérias produzissem eletricidade. Esses genes, por sua vez, codificam certas proteínas que são fundamentais para a produção de eletricidade.


Eles descobriram que o sistema que essas bactérias usavam - uma cascata de proteínas que transportam os elétrons para fora das bactérias - era muito mais simples do que os sistemas que outras bactérias eletrogênicas (como as que vivem no fundo de um lago) usam. A maioria dos outros sistemas anteriores foi encontrada em bactérias gram-negativas, ou aquelas com uma parede celular composta de duas camadas que separam o interior do ambiente. Essas bactérias recentemente analisadas são gram-positivas, o que significa que suas paredes celulares possuem apenas uma camada. "Isso significa que há um obstáculo a menos", para os elétrons chegarem ao exterior, disse Light ao Live Science.

 

Mas uma vez que os elétrons chegam ao exterior, não está claro para onde eles vão. Bactérias eletrogênicas em outros lugares tipicamente transferem os elétrons para minerais como ferro ou manganês em seu ambiente. Nos experimentos da equipe de pesquisa, os elétrons fluíram para o eletrodo. No intestino, várias moléculas diferentes, como o ferro, poderiam se ligar e aceitar elétrons.

 

Eles também descobriram que as bactérias precisavam de proteínas flavinas para sobreviver. A flavina, uma variante da vitamina B2, preenche densamente o intestino. Os pesquisadores descobriram mais tarde que as bactérias não só precisavam de flavina para sobreviver, mas que a flavina extra flutuante no ambiente circundante poderia aumentar a atividade elétrica das bactérias.


Bactérias geradoras de energia
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Uma vez que eles souberam quais genes eram responsáveis pela geração de eletricidade, a equipe identificou centenas de outros micróbios que geram eletricidade usando esse processo mais simples - alguns deles normalmente residem no intestino, enquanto outros são importantes na fermentação do iogurte ou como probióticos.

 

Em um comentário publicado na Nature no mesmo dia, os microbiologistas da Universidade de Illinois Laty Cahoon e Nancy Freitag, que não estavam envolvidos no estudo, escreveram:

 

"É um choque para o sistema considerar que os micróbios podem estar vivendo vidas altamente carregadas em nosso intestino." O conhecimento desse novo caminho de geração de eletricidade "pode criar oportunidades para o projeto de tecnologias geradoras de energia baseadas em bactérias", escreveram os pesquisadores.


Já existem esforços para criar células de combustível microbianas, ou baterias que usem bactérias para gerar eletricidade usando matéria orgânica, como em usinas de tratamento de resíduos. Como esse novo processo é mais simples, há uma chance de melhorar essa tecnologia, mas é muito cedo para dizer com certeza, disse Light.

 

Ele está mais interessado em entender exatamente o que está acontecendo no intestino - quais moléculas recebem elétrons das bactérias e como esse processo afeta a sobrevivência bacteriana.