Con người tìm thấy loài vi khuẩn phát điện

Vi khuẩn là một cỗ máy đơn giản, có cấu tạo không hơn gì một tế bào nhưng lại có khả năng sinh tồn hoàn hảo trong nhiều điều kiện môi trường khác nhau kể cả những nơi hết sức khắc nghiệt. Giống như một sinh vật sống, chúng cũng cần oxy để hô hấp mà chúng ta hay gọi vi khuẩn hiếu khí. Ngoài ra không phải loài vi khuẩn nào cũng cần oxy chẳng hạn vi khuẩn kỵ khí.

Khi phân giải thức ăn thì chúng sẽ tạo ra các electron thừa, vì vậy cần phải thải đi để không làm ngừng trệ quá trình tiêu hóa của chúng. Vi khuẩn hiếu khí sẽ chuyển các electron đó cho oxy để tạo thành nước, còn vi khuẩn kỵ khí thì chuyển electron cho các ion như nitrat hay sunfat. Tuy nhiên, các nhà khoa học tại Đại học Rice ở Texas đã phát hiện ra một loài vi khuẩn có thể chuyển các electron ra bên ngoài mà không cần oxy hay bất kỳ ion nào làm chất tiếp nhận. Thay vì vậy chúng chuyển electron đến các bề mặt kim loại bên ngoài nhờ một loại phân tử hữu cơ gọi là naphthoquinone.

Trên tạp chí Cell, họ cho biết đã phát hiện ra cách “hô hấp” thú vị này của vi khuẩn khi tìm hiểu xem làm sao chúng có thể sinh tồn ở nhưng nơi không có oxy như trong cơ thể người hay dưới biển sâu. Chúng sử dụng các phân tử naphthoquinone để chở các electron dư thừa ra khỏi màng tế bào. Ở đó naphthoquinone sẽ chuyển electron cho kim loại hay một chất dẫn điện nào đó. Nhờ vậy dù có ở nơi thiếu oxy thì chúng vẫn sống ổn và còn tạo ra dòng điện.

minh-hoa-vi-khuan-biet-phat-ra-dien.jpg

Cơ chế hô hấp này của chúng rất giống một cục pin đang xả điện. Chúng ta biết khi đang tiêu thụ điện, mạch điện trong pin sẽ dẫn electron đi từ cực âm (anốt) đến cực dương (catốt). Còn những con vi khuẩn này cũng dẫn electron từ trong tế bào ra ngoài nhờ chất naphthoquinone (nghĩa là “mạch điện” của chúng) và truyền đến bề mặt kim loại bên ngoài, mà có thể hiểu đó chính là cực dương của “viên pin vi khuẩn”.

Cách chúng làm việc là vậy, nhưng các nhà khoa học của Đại học Rice vẫn cần kiểm chứng cho chắc chắn. Vì vậy, họ đã nhờ đến Phòng thí nghiệm Palsson ở Đại học California và sử dụng các mô hình mô phỏng trên máy tính để xem vi khuẩn sẽ làm gì khi quanh chúng chỉ có chất dẫn điện mà lại thiếu oxy. Đồng thời họ còn đặt mẫu vi khuẩn lên trên vật liệu dẫn điện trong phòng thí nghiệm. Kết quả cho thấy chúng vẫn sống được bằng cách truyền electron cho kim loại và sinh ra điện.

Thực ra trước đây người ta đã biết về những loài vi khuẩn tạo ra điện nhưng họ vẫn chưa hiểu đầy đủ về quá trình làm việc của chúng. Cho nên nghiên cứu của Đại học Rice đã thêm một mảnh ghép quan trọng trong hiểu biết của chúng ta về loài vi khuẩn này. Dù chúng vô cùng nhỏ bé, nhưng lại có tiềm năng ứng dụng trong tương lai rất lớn. Chúng không những có thể cấp điện cho các thiết bị nhỏ mà còn dùng trong hệ thống xử lý nước thải, hoặc làm pin sinh học cho các cảm biến trên tàu vũ trụ.

Theo MyElectricSparks, Times of India, Tinhte