Uusiutuvien energianlähteiden tuorein toivo voi olla mikroskooppisen pieni maaperän bakteeri, joka on niin vankkaa tekoa, että se selviää miltei kaikkialla tulivuoren kraatterista merenpohjaan.
Tähän johtopäätökseen tuli australialainen tutkijaryhmä. Se tutki bakteerin tiettyä entsyymiä, joka pystyy tuottamaan energiaa ilmasta. Tutkimuksesta kerrotaan Nature-lehdessä.
Mycobacterium smegmatis -bakteeri käyttää tutkijoilta nimen Huc saanutta entsyymiä tuottaakseen energiaa ilmassa olevasta vedystä, mikä auttaa maaperän bakteeria selviytymään äärimmäisen niukkaravinteisissa oloissa, kuten Antarktiksessa kilometrien paksuisen jään alla.
Tutkijat onnistuivat hyödyntämään tätä nopeasti kasvavan bakteerin luonnollista prosessia ja keksivät samalla mahdollisen uuden energianlähteen, josta voisi saada virtaa pieniin sähkölaitteisiin, kuten digitaalisiin kelloihin tai pieniin tietokoneisiin.
Tutkijat ovat jo pitkään tienneet, että monet bakteerit käyttävät ilmakehän vetyä kasvaakseen ja selviytyäkseen vähäenergiaisissa oloissa. Tätä ennen ei ole kuitenkaan tiedetty, miten se tarkalleen ottaen tapahtuu.
Nature-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa keskityttiin Mycobacterium smegmatis -bakteeriin, jota käytetään usein laboratorioissa sen sairauksia aiheuttavan sukulaisen, Mycobacterium tuberculosis -bakteerin solurakenteen tutkimiseen.
Tutkijat eristivät ensin bakteerin sisäisen Huc-entsyymin kromatografian avulla. Sen jälkeen he tutkivat entsyymin atomirakennetta Nobelilla palkitulla kryoelektronimikroskoopilla, joka jäädyttää entsyymin tutkimista varten.
Entsyymi kestää kylmää ja kuumaa
Tutkijaryhmä havaitsi, että Huc-entsyymin ytimessä on varautuneita nikkeli- ja rautaioneita. Kun kahdesta protonista ja kahdesta elektronista koostuvat vetymolekyylit tunkeutuvat entsyymiin, ne jäävät nikkeli- ja rautaioneiden väliin ja menettävät elektroninsa. Sitten entsyymi lähettää elektronit eteenpäin, mikä on juuri se prosessi, jossa syntyy energiaa.
”Huc imeyttää elektronit itseensä ja siirtää ne entsyymin pintaan”, tutkimusta johtanut australialaisen Monash-yliopiston mikrobiologi Rhys Grinter selittää Live Science -medialle. ”Jos pysäytämme Hucin elektrodiin, elektronit pääsevät entsyymin pinnalta virtapiiriin ja tuottavat energiaa”, Grinter kertoo.
Tutkimuksissa selvisi, että entsyymi kestää sekä jäädytyksen että kuumennuksen 80 asteeseen. Samalla se kuluttaa pieniä pitoisuuksia vetyä.
Vaikka tutkimukset ja Huc-entsyymin ymmärtäminen ovatkin vasta alkuvaiheessa, tutkijoiden mukaan pienen pieni bakteeri saattaa olla tulevaisuudessa tärkeä pienten sähkölaitteiden energianlähde ja siitä voi mahdollisesti tulla vaihtoehto auringonvalosta virtansa saaville laitteille.