Các nhà khoa học tại Đại học Rice của Mỹ vừa công bố phát hiện một loại vi khuẩn mới có khả năng tạo ra điện trong khi vẫn sống sót mà không cần oxy. Nghiên cứu này mở ra những triển vọng mới trong công nghệ sinh học, năng lượng sạch và thậm chí là du hành vũ trụ.
Ảnh minh họa.
Nhóm nghiên cứu do giáo sư Caroline Ajo-Franklin dẫn đầu đang tìm hiểu cách mà một số vi khuẩn có thể tồn tại ở những môi trường khắc nghiệt, như sâu dưới đại dương hoặc bên trong cơ thể con người. Ajo-Franklin, giám đốc Viện Sinh học Tổng hợp Rice, cho biết: "Nghiên cứu của chúng tôi không chỉ giải quyết một bí ẩn khoa học lâu đời mà còn chỉ ra một chiến lược sinh tồn mới có khả năng lan rộng trong tự nhiên".
Khác với hầu hết các sinh vật sống khác, những vi khuẩn này không sử dụng oxy để tạo ra năng lượng. Thay vào đó, chúng sử dụng một loại phân tử đặc biệt gọi là naphthoquinone, giúp mang electron từ bên trong vi khuẩn ra bên ngoài. Quá trình này, được gọi là hô hấp ngoại bào, tương tự như cách mà pin xả điện, cho phép vi khuẩn tồn tại bằng cách gửi electron vào các bề mặt gần đó, như kim loại hoặc các vật liệu dẫn điện khác.
Biki Bapi Kundu, một nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Rice và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: "Cơ chế hô hấp mới này là một cách đơn giản và khéo léo để hoàn thành công việc". Nhóm nghiên cứu đã hợp tác với các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Palsson tại Đại học California, San Diego để mô phỏng sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường không có oxy nhưng có vật liệu dẫn điện. Kết quả cho thấy vi khuẩn vẫn có thể phát triển và tạo ra điện.
Phát hiện này có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ hệ thống xử lý nước thải đến cải thiện các công cụ chẩn đoán y tế và giám sát ô nhiễm. Trong các sứ mệnh không gian, nơi oxy bị hạn chế, vi khuẩn này có thể cung cấp năng lượng cho các hệ thống hoặc cảm biến.
Ajo-Franklin nhấn mạnh: “Công trình của chúng tôi đặt nền tảng cho việc khai thác carbon dioxide thông qua điện tái tạo, mở ra cánh cửa cho các công nghệ thông minh và bền vững hơn”. Vi khuẩn cũng có thể giúp cân bằng dòng electron trong các quy trình công nghiệp, khắc phục sự mất cân bằng electron có thể gây ra sự cố cho máy móc.
Nghiên cứu này không chỉ làm sáng tỏ cách thức hoạt động của vi khuẩn mà còn cho thấy rằng loại hô hấp này có thể phổ biến hơn so với suy nghĩ trước đây. Kundu cho biết: “Đây là bước tiến lớn trong hiểu biết của chúng ta về cách vi khuẩn có thể tồn tại và phát triển mà không cần oxy”.
Những phát hiện này có thể thay đổi cách chúng ta nghĩ về năng lượng, vi khuẩn và sự sống còn ở những nơi khắc nghiệt. Vi khuẩn sản xuất điện do nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice phát hiện có thể một ngày nào đó cung cấp năng lượng cho các thiết bị nhỏ, làm sạch nước và cải thiện chất lượng cuộc sống. Ajo-Franklin kết luận: “Nó mở ra cánh cửa xây dựng các công nghệ thông minh hơn, bền vững hơn với cốt lõi là sinh học”.
