Científicos descubren bacterias que usan la luz para ‘respirar’ electricidad

Científicos descubren bacterias que usan la luz para ‘respirar’ electricidad

En el mundo natural existe una red eléctrica generada por bacterias que logran respirar electricidad. Se trata de una red eléctrica intrínseca formada por una red global de diminutos nanocables generados por bacterias del suelo y los océanos que respiran exhalando el exceso de electrones.

En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Yale descubrieron que la luz podría potenciar esta actividad electrónica dentro de las bacterias del biofilm, produciendo un aumento de hasta 100 veces en la conductividad eléctrica, según un comunicado de prensa publicado por la institución a principios de este mes.

De hecho, los científicos ahora buscan aprovechar al máximo este nuevo descubrimiento y encontrar aplicaciones para él, como eliminar los desechos de riesgo biológico o crear nuevas fuentes de combustible renovable, e incluso capturar metano, ayudando en la lucha contra el calentamiento global.

Una fotocorriente que dura horas

“Los aumentos dramáticos de corriente en los nanocables expuestos a la luz muestran una fotocorriente estable y robusta que persiste durante horas”, dijo el autor principal Nikhil Malvankar, profesor asociado de Biofísica y Bioquímica Molecular (MBB) en el Instituto de Ciencias Microbianas de Yale en el Campus Oeste de Yale.

Es común que los seres vivos respiren oxígeno para deshacerse del exceso de electrones al convertir los nutrientes en energía. Sin embargo, las bacterias del suelo que viven en las profundidades de los océanos o están enterradas bajo tierra durante miles de millones de años no tienen acceso a este valioso oxígeno.

Por lo tanto, han desarrollado una forma de respirar ‘inhalando minerales’ a través de diminutos filamentos de proteínas llamados nanocables. Los científicos descubrieron que cuando este tipo de bacterias se exponían a la luz, producían un aumento sustancial y sorprendente en la corriente eléctrica.

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Una forma completamente diferente de fotosíntesis

En el nuevo estudio, el equipo de investigación dirigido por el investigador postdoctoral Jens Neu y la estudiante graduada Catharine Shipps descubrió que este proceso fue impulsado por una proteína que contiene metal conocida como citocromo OmcS (que forma nanocables bacterianos, las herramientas que las bacterias usan para respirar).

OmcS actúa esencialmente como un fotoconductor natural que facilita la transferencia eficiente de electrones cuando las biopelículas se exponen a la luz.

“Es una forma completamente diferente de fotosíntesis. Aquí la luz está acelerando la respiración de las bacterias debido a la rápida transferencia de electrones entre los nanocables”, dijo Nikhil Malvankar.

Ahora, el laboratorio de Malvankar está explorando cómo el descubrimiento de este desarrollo podría usarse para estimular el crecimiento de la optoelectrónica e incluso capturar metano, ayudando en la lucha contra el calentamiento global.

La naturaleza puede brindar muchas soluciones

Estas no son las únicas bacterias que tienen propiedades útiles. En agosto de 2018, un equipo de microbiólogos de la Universidad Estatal de Washington encontró bacterias en la cuenca del géiser del lago Heart del Parque Nacional de Yellowstone que podían ‘respirar’ electricidad al pasar electrones a metales o minerales externos, utilizando pelos que sobresalen como alambres.

A medida que las bacterias intercambian electrones, producen una corriente de electricidad que posiblemente podría aprovecharse para aplicaciones de baja potencia. En teoría, mientras las bacterias tengan combustible, pueden producir energía continuamente.

Las bacterias tienen propiedades útiles que pueden brindar soluciones a los problemas de la actualidad

Luego, en junio de 2022, un equipo de investigadores de la Universidad de Binghamton encontró una manera de alimentar biobaterías durante semanas mediante el uso de tres tipos de bacterias colocadas en cámaras separadas.

Estos descubrimientos indican que la naturaleza puede brindar muchas soluciones a algunos de los problemas más insuperables de la actualidad. Todo lo que se requiere es un poco de investigación y desarrollo en la dirección correcta.

Fuente | Interesting Engineering