Cientistas encontraram a molécula que permite que as bactérias “exalem” eletricidade

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Para bactérias sem boca e sem pulmões, a respiração é um pouco mais complicada do que para humanos.

Inalamos oxigênio e exalamos dióxido de carbonoGeobacter  – um gênero de bactérias ubíquo que vive nas águas subterrâneas – engole resíduos orgânicos e “exalam” elétrons, gerando uma minúscula corrente elétrica no processo.

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Esses elétrons residuais sempre precisam ir para algum lugar (geralmente em um mineral subterrâneo abundante como o óxido de ferro,), e a Geobacter tem uma ferramenta não convencional para garantir que eles cheguem lá.

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(Zach Pearl)

Geobacter respira através do que é essencialmente um snorkel gigante, centenas de vezes seu tamanho”, disse Nikhil Malvankar, professor assistente do Instituto de Ciências Microbianas da Universidade de Yale em Connecticut.

Esse “snorkel” é chamado de nanofio. Embora esses minúsculos filamentos condutores sejam 100.000 vezes menores do que a largura de um fio de cabelo humano, eles são capazes de transportar elétrons com centenas a milhares de vezes o comprimento do corpo de um micróbio Geobacter individual.

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Graças a esta adaptação, Geobacter são alguns dos respiradores mais impressionantes da Terra. (“Você não pode expirar 300 metros à sua frente, pode?” Disse Malvankar). 

A qualquer momento, bilhões de bactérias estão zumbindo com eletricidade sob o fundo do mar. Agora, em um novo estudo publicado em 17 de agosto na revista Nature Chemical Biology, Malvankar e seus colegas descobriram como combinar essa energia em uma potente rede de energia microbiana.

Usando técnicas avançadas de microscopia, os pesquisadores descobriram a “molécula secreta” que permite ao Geobacter respirar por distâncias tremendamente longas antes não vistas nas bactérias.

A equipe também descobriu que, ao estimular colônias de Geobacter com um campo elétrico, os micróbios conduziam eletricidade 1.000 vezes mais eficientemente do que em seu ambiente natural. 

Um micróbio muito chocante

Geobacter Bacteria Breakthrough- Electricity Generated From Hydrogen |  CrazyEngineers
Foto: (Reprodução/ Internet).

Em casa, bem no subsolo, em solo encharcado e carente de oxigênio, Geobacter pode sobreviver em ambientes hostis que poucos outros micróbios podem, disseram os autores do estudo. 

Os nanofios, que permitem que respirem na ausência de oxigênio, são cruciais para manter os micróbios Geobacter vivos no solo, onde receptores de elétrons como o óxido de ferro raramente estão a mais de alguns milionésimos de metro de distância.

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No entanto, as colônias de Geobacter cultivadas em laboratório nem sempre têm o luxo de viver perto de minerais abundantes.

Em  pesquisas anteriores, Malvankar e seus colegas descobriram que os micróbios Geobacter sulfurreducens cultivados em laboratório exibem outro truque de sobrevivência inteligente quando expostos a um pequeno eletrodo, ou um disco que conduz eletricidade.

Baterias vivas, respirando

Reminder: CPS calls on community to hit germs where they live after illness
Foto: (Reprodução Internet).

Os pesquisadores têm usado colônias de Geobacter para alimentar pequenos componentes eletrônicos por mais de uma década. Uma grande vantagem dessas chamadas células de combustível microbianas é sua longevidade.

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As bactérias podem se reparar e se reproduzir quase indefinidamente, criando uma carga elétrica pequena, mas constante; em um experimento da Marinha dos Estados Unidos, conduzido em 2008.

Os pesquisadores usaram uma célula de combustível Geobacter para alimentar uma pequena bóia climática no rio Potomac de Washington DC por mais de nove meses sem mostrar qualquer sinal de enfraquecimento.

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No entanto, a carga fornecida por essas células de combustível é extremamente pequena (a bóia da Marinha funcionava com cerca de 36 miliwatts, ou milésimos de watt, de potência), limitando severamente os tipos de eletrônicos que podem alimentar.

Com essa nova pesquisa, os cientistas agora sabem como manipular nanofios microbianos para torná-los mais fortes e condutores.

Geobacter Metallireducens Bacteria, Tem Greeting Card for Sale by Derek  Lovley
Foto: (Reprodução/ Internet).

Esta informação pode tornar a produção de bioeletrônicos mais barata e mais fácil, disse Malvankar, esperançosamente inaugurando uma nova geração de baterias ecologicamente corretas movidas a bactérias.

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Ainda estamos muito longe de carregar nossos iPhones com um punhado de Geobacter, acrescentou ele, mas o poder da grade elétrica microscópica sob nossos pés ficou um pouco mais fácil de entender.

Este artigo foi publicado originalmente pela Live Science. Leia o artigo original aqui.

Traduzido e adaptado por equipe Saibamais

Fonte: ScienceAlert

 

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