Bakterien im menschlichen Darm können Elektrizität erzeugen

Alexander Stindt

Warum können viele Arten von Bakterien Elektrizität erzeugen?

Forscher fanden jetzt heraus, dass die Bakterien in unserem Magen eine interessante Eigenschaft aufweisen. Diese und auch viele andere Bakterienarten sind in der Lage, Elektrizität zu produzieren. Könnte dies in Zukunft zur Herstellung von lebenden Batterien genutzt werden?


Die Wissenschaftler der University of California, Berkeley stellten bei ihrer aktuellen Untersuchung fest, dass viele Arten von Bakterien Elektrizität produzieren können. Die Mediziner veröffentlichten die Ergebnisse ihrer Studie in der englischsprachigen Fachzeitschrift „Nature“.

Können in Zukunft Listerien und andere Bakterienarten zur Produktion von Elektrizität genutzt werden? (Bild: Sagittaria/fotolia.com)

Stromerzeugung in Zukunft durch Bakterien?

Listerien, welche Lebensmittel kontaminieren und Listeriose verursachen können, sind in der Lage unter bestimmten Umweltbedingungen (beispielsweise Sauerstoffmangel) Energie zu produzieren. Wenn diese Bakterien in einer Flasche mit eingeführten Elektroden heranwachsen, erzeugen sie eine messbare elektrische Strömung, erläutern die Experten. Wissenschaftler suchen jetzt nach Möglichkeiten, diese Fähigkeit zu optimieren und beispielsweise für die Stromerzeugung in Abfallbehandlungsanlagen zu nutzen.

Welche Bakterienarten können Elektrizität erzeugen?

Früher dachte man, dass die einzigen sogenannten elektrogenen Bakterienarten in rauen, mineralreichen Umgebungen wie Minen und dem Bett von Flüssen oder Gewässern leben. Die Forscher fanden aber verschiedene Beispiele für Clostridium-Bakterien und infektiöse Stämme aus Krankenhäusern, welche ebenfalls Elektrizität produzieren können. Sie stellten diese Eigenschaft auch in verschiedenen Arten von nützlichen Bakterien fest, wie beispielsweise den Lactobazillen, die in probiotischen Getränken für eine gesundheitsfördernde Wirkungen enthalten sind und auch in der Joghurt- und Käseproduktion verwendet werden.

Elektrizität erzeugende Bakterien wurden lange Zeit nicht beachtet

Die Tatsache, dass so viele Arten von Bakterien, die mit dem Menschen in Verbindung stehen, entweder als Krankheitserreger, in Probiotika, in unserer Mikrobiota oder als Assistent bei der Fermentation von menschlichen Produkten, in der Lage sind Elektrizität, zu produzieren, wurde zu lange übersehen oder nicht genug beachtet, erklärt Studienautor Professor Dan Portnoy von der University of California, Berkeley in einer Pressemitteilung.

Bakterien produzieren Elektrizität als Teil ihres Metabolismus

Die Erkenntnis, dass Bakterien Elektrizität erzeugen, könnte helfen zu verstehen, wie diese Bakterien uns infizieren oder zu einer verbesserten Darmgesundheit beitragen. Bakterien produzieren Elektrizität als Teil ihres Metabolismus. Beim Menschen nutzen unsere Zellen den Sauerstoff, den wir atmen, um den Transfer von energieübertragenden Elektronen zu steuern, welche als Zucker und andere Moleküle in unserer Nahrung eingeschlossen sind und jede Zelle mit Energie versorgen, erklären die Wissenschaftler. Einzellige Bakterien, die in Umgebungen mit wenig Sauerstoff leben, haben diese Option allerdings nicht. Sie müssen deswegen verschiedene chemische Elemente verwenden, um diesen Elektronenfluss zu fördern.

Im Falle von elektrogenen Bakterien, die in sauren Gewässern oder Minen gefunden wurden, nutzen sie hierfür Mineralien wie Eisen oder Mangan. Da diese Mineralien außerhalb der Zelle liegen, müssen die Elektronen mehrere Schritte durchlaufen, um sie zu erreichen. Sie nutzen den inneren Strom, der Elektronen wie entlang eines Kupferdrahts leitet. In Darmbakterien haben die Elektronen normalerweise Zugang zu einem sehr wirksamen Elektronenakzeptor (Flavin), sobald sie keinen Sauerstoff mehr haben. Dieses Molekül besteht aus Vitamin B12, was essentiell für die Wirkung aller menschlichen Zellen und daher im menschlichen Körper auch reichlich vorhanden ist.

Wie viel Strom produzieren Darmbakterien?

Die Forscher fanden heraus, dass Darmbakterien genauso viel Strom produzieren (etwa 500 Mikroampere) wie jene Bakterien, die trotz einer vereinfachten Methode einen Austausch mit Mineralien betreiben. Es scheint, dass die Zellstruktur dieser Bakterien und die ökologische Nische, die sie einnehmen, es wesentlich einfacher und „kostengünstiger macht“, Elektronen aus der Zelle zu entfernen, sagen die Autoren. (as)