Vi khuẩn điện – Phát hiện mới về dạng thức sinh tồn của sinh vật

Các nhà khoa học tại trường ĐH Nam California (USC) đã phát hiện ra loài vi khuẩn tồn tại bằng cách tiêu hóa các electron, họ gọi chúng là vi khuẩn điện (electric bacteria).

Dạng thức sống độc đáo cho thấy khả năng tồn tại của sự sống ngoài hành tinh

Phát hiện này góp phần hình thành nên quan điểm hoàn toàn mới về điều kiện cần thiết để kiến tạo nên sự sống, đồng thời đặt ra câu hỏi về khả năng tồn tại sự sống ngoài Trái đất.

Các vi khuẩn điện này được phát hiện khi các nhà khoa học cho các điện cực tiếp xúc với trầm tích lấy từ đại dương. Họ truyền điện áp vào nước, khi đến điện áp đạt đến một mức độ nhất định, các vi khuẩn sẽ bắt đầu tiêu thụ. Khi điện áp giảm xuống, các vi khuẩn bắt đầu phát ra electron, tạo ra dòng điện.
Ảnh 3D của cáp dẫn điện từ vi khuẩn có trong bùn dưới đáy đại dương ở vịnh Aarhus (ScienceNordic)

Theo giải thích nhà khoa học Kenneth Nealson thuộc USC, trong quá trình tiêu hóa của con người, thành phần đường trong thức ăn được phân hủy tạo ra các điện tử. Trong khi đó, loại vi khuẩn này tiêu thụ trực tiếp các điện tử từ môi trường.

Loại vi khuẩn điện này cho thấy ở một số hình thức rất cơ bản của sự sống có thể bỏ qua các dạng năng lượng có cấu trúc đường ở phần chuyển hoá trung gian; và việc xử lý năng lượng ở dạng tinh sơ nhất, là các điện tử thu nhận từ bề mặt của các khoáng chất. “Đó thực sự là một trường hợp cá biệt” Nealson nói. “Ở một khía cạnh nào đó, chúng giống như những sinh vật ngoài hành tinh.”

Điều đáng lưu ý là các vi khuẩn này sống dưới đáy đại dương, nơi có nguồn năng lượng rất hạn hẹp để duy trì sự sống. Như vậy, đây rất có thể là phương thức sinh sống của sinh vật ngoài hành tinh.

Việc phát hiện ra vi khuẩn điện mở ra khả năng lớn hơn về sự sống ngoài hành tinh, qua đó càng củng cố cho quan điểm rằng chúng ta không cô đơn trong vũ trụ. Đó cũng là những gì NASA vừa tuyên bố cách đây không lâu. Bên cạnh đó, các nhà khoa học hàng đầu của Viện SETI cũng cho rằng việc tồn tại sự sống ngoài Trái đất là không thể nghi ngờ và cần phải được tìm kiếm trong vòng 20 năm tới.

Phát hiện quan trọng đối với ngành sản xuất điện năng

Nghiên cứu vi khuẩn điện cũng có thể mang đến những ứng dụng rất thực tế trên trái đất, chẳng hạn như để tạo ra các bộ máy sinh học, thực hiện các công việc hữu ích như làm sạch nước thải hoặc nước ngầm bị ô nhiễm. Quan trọng hơn, những cỗ máy này có thể tự cung cấp năng lượng từ môi trường xung quanh. Nealson gọi chúng là các thiết bị hữu ích tự cấp nguồn năng lượng (self-powered useful devises – SPUDs).

Vi khuẩn điện có đủ hình dạng và kích cỡ. Một vài năm trước đây, các nhà sinh vật học phát hiện ra là một số vi khuẩn ở nhóm này có thể tạo ra những cấu trúc như sợi tóc, đóng vai trò như những sợi dây điện để vận chuyển điện tử qua lại giữa các tế bào và môi trường rộng lớn bên ngoài. Các nhà khoa học gọi các cấu trúc này là “dây nano vi sinh vật” (microbial nanowires).
 

Các dây cáp vận chuyển điện do loài vi khuẩn này tạo ra.

Lars Peter Nielsen và các cộng sự tại Đại học Aarhus ở Đan Mạch nhận thấy rằng hàng chục ngàn vi khuẩn điện có thể bám vào nhau để tạo thành các xâu chuỗi hình hoa cúc (daisy-chains) mang điện tử, với tổng chiều dài hơn vài centimet – một khoảng cách rất lớn so với một tế bào vi khuẩn, với chiều dài chỉ có 3 hoặc 4 micromet. Điều đó chỉ ra rằng những vi khuẩn sống trong các môi trường không có nhiều oxygen hoà tan, như bùn ở đáy biển, có thể gia tăng tiếp cận oxygen, bằng một cách đơn giản là kết dính lại với nhau.

Một muỗng nhỏ bùn nơi đáy đại dương có thể thu được hàng kilomet cáp điện sinh học. ScienceNordic)

Nhiều công trình nghiên trước đây cho thấy những sợi dây cáp được tạo ra bởi vi khuẩn điện có thể dẫn điện rất tốt, ngang bằng với loại dây điện mà ta thường dùng để cắm lò nướng bánh mì với nguồn điện. Điều đó có thể mở ra những hướng nghiên cứu mới rất thú vị, chẳng hạn như tạo ra các loại dây cáp điện sinh học mềm dẻo từ phòng thí nghiệm.

[email protected]

Theo Collective Evolution.