腸道細菌駭人聽聞的密碼：它們放電
你可能知道在某個奇異環境下發現的細菌能放電，你聽說過人體內的細菌也能放電嗎？
加州大學伯克利分校的科學家發現，單核細胞增多性李斯特菌（Listeria monocytogenes）可以利用與已知的發電細菌完全不同的技術制造電能，甚至許多人類腸道細菌也屬于“放電細菌”，例如致病性的李斯特菌、產氣莢膜梭菌（Clostridium perfringens）、糞腸球菌（Enterococcus faecalis）和致病性鏈球菌，以及廣泛應用于酸奶發酵的乳酸桿菌（Lactobacilli）。
“許多與人類相互作用的細菌，無論是病原體還是益生菌，無論是與我們共生的微生物群還是參與人類產品發酵的工程菌，它們都產電，奇怪的是，過去我們竟然沒有注意到，”分子和細胞生物學、植物和微生物學教授Dan Portnoy說。
這一發現對試圖利用微生物制造活電池的科學家來說是個的消息，意味著，這種“綠色”生物能源技術可以將廢物處理廠的細菌變廢為寶。
細菌生產電能跟我們呼吸氧氣是一個道理：去除新陳代謝和能量供應過程中生產的電子。動物和植物將電子傳遞給線粒體內的氧氣，在缺氧條件下，包括我們腸道內、酒精和奶酪發酵罐里的細菌必須找到其他電子受體，在地質環境中，電子受體通常是位于細胞外的鐵或錳之類的礦物，從某種意義上，這些細菌“呼吸”鐵或錳。
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將電子從細胞內傳遞給礦物需要特殊的化學級聯反應，所謂的細胞外電子轉移鏈（extracellular electron transfer chain），這條鏈攜帶微弱的電流。一些科學家利用它制備生物電池，將電放在含有細菌的燒杯里，你就可以發電。
新發現的細胞外電子轉移系統實際上比已知的轉移鏈更簡單！但是，只有在必要時（也許是氧氣水平較低時），細菌才會啟動。
科學家們在具有單層細胞壁的細菌被歸類為革蘭氏陽性菌中發現了這種簡單鏈，革蘭氏陽性菌喜歡生活在含有大量微生物素B2衍生物（flavin）的環境中。
“看來，這些細菌的細胞結構和微生物富集生態位對能地向細胞外傳遞電子具有顯著意義，”本文一作、博后學者Sam Light說?！耙虼?，我們過去認為礦物呼吸細菌利用細胞外電子轉移是為了生存，新研究表明，細菌都喜歡用它，因為它更‘省事兒’?！?
為了測試該系統的穩健性，Light團隊與勞倫斯-伯克利實驗室的Caroline Ajo-Franklin合作，探索了活微生物與無機材料之間的相互作用——碳捕獲和儲存以及生物太陽能發電。
經測量，從細菌中流出的電流高達500微安，科學家們確認它確實是電性的。事實上，它們產生的電能大約為每秒100000個電子。
乳酸菌也具備該系統引起了人們的興趣，乳酸菌被廣泛用于生產奶酪、酸奶喝泡菜。他認為，也許電子傳遞對奶酪和泡菜的味道起了一定作用?！斑@是細菌生理學的一部分，一大片未知被揭曉了，而且這些細菌還可以被操縱，”Light說。
Light和Portnoy對這些細菌如何以及為什么產生了這樣一個獨特的系統感到好奇。先它很簡單——通過一層細胞壁傳遞電子比通過兩層細胞壁傳遞電子更容易；其次是環境條件有利——直接利用環境中的flavin分子去除電子，如此一來，細菌似乎在富氧和貧氧環境下都能很好的生存。
