科學家：人體腸道內的細菌能產生電流，未來有望製成「活體電池」

科學家已經發現數百種細菌物種能夠產生電流，它們很可能被用來打造「活體電池」。雖然研究人員已經在象海底這樣的獨特環境中發現細菌可以產生電流，但在《自然》雜誌上發表的一項新研究，卻是科學家首次發現與人類相關的細菌也可以產生電流。

這些細菌的範圍從導致腹瀉的細菌到發酵酸奶的細菌。它們充斥在人類的腸道中，了解這些細菌如何形成發電的能力可能會解開一個奧秘，那就是它們如何感染人類或者為什麼讓我們保持健康。

研究的共同作者，加州大學伯克利分校的博士後研究員山姆萊特告訴記者，在過去的30年里科學家逐漸意識到生活在富含礦物氧化物（例如氧化鐵和氧化錳）環境中的細菌，它們之所以能夠存活下來，是因為一種叫做細胞外電子轉移的過程，這意味著作為新陳代謝的一部分，它們會產生電力。

一些細菌發電的原因與人類吸入氧氣的原因類似，那就是支持能源產生。在人體中電子被轉移到每個細胞內的線粒體中的氧分子。但是生活在腸道中的細菌無法獲得氧氣，因此它們進化出了利用替代品的能力。通過細胞外電子轉移，這些微生物可以通過在細胞外移動高能電子來「呼吸」，於是電流產生了。

如圖：一種鞭毛單核細胞增生李斯特菌的電子顯微圖。

研究人員發現食源性致病菌李斯特菌具有這種發電能力，而且研究人員能夠確定導致產生電流活動的基因，事實證明許多其他種類細菌也擁有這些基因，這意味著它們也可以發電。含有這些基因的細菌包括致病的病原體，益生菌和腸道內微生物群落的正常菌種，以及用於食物發酵的細菌。 科學家進一步實驗表明，當細菌帶有電極的燒瓶中生長時，細菌產生的電流為500微安。這意味著它們在體外產生的電流，每個細胞每秒達10萬個電子。

「我不會說它們在我們的身體里製造電流，」萊特解釋道。「它們只是在細胞外進行呼吸。換句話說，他們有一個過程，在我們的身體之外可以被選擇用來發電。」

這對科學家來說非常重要。2018年6月美國宇航局向國際空間站發送了能發電的細菌，以確定這些微生物在太空中的組織機能是否仍然相同。如果仍然相同的話，它們產生的電力存在可以用於任務動力驅動的潛在可能。美國軍隊也對於發電細菌研究提供了經濟支持，他們希望細菌最終能用於處理廢水。2017年加利福尼亞大學聖巴巴拉分校的科學家們也在用化學改良的微生物燃料細胞進行「活體電池」研究。

作為一種生存手段，沒有氧氣的細菌會把電子從細胞壁中傳遞出去。如果運用得當，未來它們也能在地球日益惡化的環境中為人類的生存做出貢獻。

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