Centenares de especies de microbios que causan enfermedades o que interaccionan con nosotros tienen la capacidad de producir corrientes eléctricas. Este hecho había pasado desapercibido hasta ahora.
El intestino no es solo un conducto en el que se absorbe la comida y el agua. Es también una "jungla" en la que viven al menos 1.000 especies diferentes de microorganismos (sin contar con los virus) y donde puede haber 30 billones de bacterias (por término medio, en el cuerpo de un hombre de 70 kilogramos): es decir, más o menos 1,3 veces más células microbianas que células humanas. Tanto el propio intestino como las bacterias forman un complejísimo ecosistema que, solo ahora, los científicos están comenzando a estudiar en profundidad. Hacerlo es relevante porque la microbiota del intestino tiene un papel crucial para evitar la entrada de patógenos, en la regulación del sistema inmunológico y en la absorción de nutrientes.
Una investigación que se acaba de publicar en Nature y que ha sido realizada por científicos de la Universidad de California en Berkeley (EE.UU.) ha revelado que centenares de bacterias de la microbiota intestinal son capaces de producir electricidad. Hasta ahora se había encontrado microbios con esta capacidad en ambientes anóxicos (con ausencia de oxígeno), como minas y sedimentos de lagos, pero nunca en el intestino. En concreto, los científicos han descubierto un nuevo mecanismo para producir una corriente eléctrica y que es usado por microbios como lactobacilos, estreptococos y patógenos causantes de diarrea (Listeria monocytogenes), gangrena (Clostridium perfringens) o infecciones hospitalarias (Enterococcus faecalis).
"El hecho es que muchos bichos que intearaccionan con los humanos, ya sea como patógenos, probióticos o incluso formando parte de la microbiota o implicados en la fermentación de ciertos productos, son electrogénicos", ha dicho en un comunicado Dan Portnoy, investigador en Berkeley y líder de la investigación. "Hasta ahora lo habíamos pasado por alto. Lo interesante es que podría decirnos mucho sobre cómo estas bacterias nos infectan o nos ayudan a tener un intestino sano".
El motivo por el cual estas bacterias producen electricidad es el mismo por el cual otros organismos respiran oxígeno: para ceder los electrones generados durante el proceso de producción de energía. El oxígeno se comporta como un "imán" ansioso por captar electrones, las partículas que constituyen las corrientes eléctricas. Cuando lo hace permite que las células consuman glucosa a través de un proceso conocido como respiración celular.
RESPIRAR METALES
Pero las bacterias no solo respiran oxígeno. Algunas son capaces de respirar otros muchos elementos químicos, incluyendo metales. En el caso de las bacterias que tienen la sorprendente capacidad de generar electricidad, lo que ocurre es que crean sistemas de "cableado" para exportar esta corriente de electrones y cederla al exterior, en concreto a partículas metálicas asociadas a minerales. Por eso, si pusiéramos un buen grupo de estas bacterias en un electrodo, sería posible que aprovecháramos la energía que producen.
Esta posibilidad no es trivial. Esta capacidad podría usarse para generar electricidad por ejemplo en plantas de tratamiento de aguas residuales. Además, también resulta de interés saber si tiene algún efecto en las interacciones que se establecen entre estas bacterias y los humanos.
Las bacterias electrogénicas que se conocían hasta ahora cuentan con complejos de proteínas y nanofibras para transmitir la electricidad al exterior. En esta ocasión, los científicos han descrito toda una nueva ruta de moléculas capaz de conducir el flujo de electrones. Gracias a análisis de ADN, han podido identificar secuencias genéticas implicadas en producir los elementos de esta ruta, y así han podido averiguar que cientos de bacterias cuentan con esta capacidad.
Después de haber descrito muchos de los elementos de esta ruta, los investigadores han sugerido que las bacterias recurren a ella cuando los niveles de oxígeno descienden en su entorno.
500 MICROAMPERIOS
Los autores del estudio han logrado medir la intensidad de la corriente generada por la bacteria Listeria monocytogenes en un electrodo de hierro: el resultado indica que asciende hasta los 500 microamperios. Además, cada bacteria libera una corriente de 100.000 electrones por segundo, lo que equivale a la capacidad de otros microbios que usan otras formas de producir electricidad.
Sam Light, primer autor del estudio, se ha mostrado intrigado por el hecho de que un microorganismo como Lactobacillus, que se usa para producir queso y yogur, cuente con este mecanismo para generar electricidad. De hecho, Light se ha preguntado si el transporte de electrones podría tener un papel en la generación de sabor.
"Hay una gran parte de la fisiología de las bacterias que la gente no había descubierto, y que podría ser manipulada", ha dicho este investigador. Las siguientes investigaciones tratarán de adentrarse en los misterios de este curioso comportamiento y quizás, más tarde, podrían comenzar la tarea de aprovecharlo. Lo que está claro, tal como han concluido los autores, es que hasta ahora nos había pasado por alto la importancia de las bacterias electrogénicas, aun cuando muchas de estas viven dentro de nosotros.
Referencia bibliográfica:
Samuel H. Light et al., 2018. A flavin-based extracellular electron transfer mechanism in diverse Gram-positive bacteria. Nature. DOI: 10.1038/s41586-018-0498-z
