Un nuevo estudio publicado este miércoles informa que algunos tipos de bacterias que consumimos o que habitan en nuestro intestino pueden generar electricidad. 

Las bacterias generadoras de electricidad o «electrogénicas» no son algo nuevo: se pueden encontrar en lugares muy alejados de nosotros, como en el fondo de los lagos, dijo el autor principal Daniel Portnoy, microbiólogo de la University of California, Berkeley.

Pero hasta ahora, los científicos no tenían idea de que las bacterias que se encuentran en las plantas en descomposición o en los mamíferos, especialmente los animales de granja, también podrían generar electricidad, y de una manera mucho más simple, dijo Portnoy.

En el laboratorio, Portnoy y su equipo hicieron crecer primero un lote de Listeria monocytogenes, una especie de bacteria, que a menudo comemos y que a veces causa una infección llamada listeriosis. Este tipo de intoxicación alimentaria generalmente es más peligroso para las personas con sistemas inmunológicos debilitados, las mujeres embarazadas (puede causar abortos espontáneos), los recién nacidos y las personas mayores, según los Centers for Disease Control and Prevention.

Al colocar las bacterias en una cámara electroquímica y capturar los electrones generados con un cable o electrodo, el equipo descubrió que estas bacterias transmitidas por los alimentos creaban una corriente eléctrica.

¿Por qué generan electricidad?

Hay varias razones por las cuales algunas bacterias generan electricidad, como para eliminar los electrones producidos por el metabolismo, según un comunicado. Pero el objetivo principal es crear energía, dijo Portnoy.

Pero Listeria monocytogenes tiene «otras formas de generar energía también», como el uso de oxígeno, dijo el autor principal Sam Light, investigador postdoctoral en la University of California, Berkeley. Este proceso de generación de electricidad es «probablemente un sistema de respaldo que usan bajo ciertas condiciones». Por ejemplo, pueden desplegarlo en condiciones de poco oxígeno del intestino.

Los investigadores seleccionaron bacterias mutadas, aquellas con genes perdidos o alterados, para identificar qué genes eran necesarios para que las bacterias produzcan electricidad. Esos genes a su vez codifican ciertas proteínas que son clave para producir electricidad.

Descubrieron que el sistema que usaban estas bacterias -una cascada de proteínas que transportan los electrones fuera de la bacteria- era mucho más simple que los sistemas que usan otras bacterias electrogénicas (como las que viven en el fondo de un lago).

La mayoría de los otros sistemas anteriores se encontraron en bacterias gramnegativas, o aquellas con una pared celular compuesta por dos capas que separan el interior del ambiente. Estas bacterias analizadas recientemente son grampositivas, lo que significa que sus paredes celulares tienen una sola capa.

Light agregó:

Eso significa que hay un obstáculo menos para que los electrones alcancen el exterior”.

Pero una vez que los electrones alcanzan el exterior, no está claro a dónde van. Las bacterias electrogénicas de otros lugares típicamente transfieren los electrones a minerales como el hierro o el manganeso de su entorno. En los experimentos del equipo de investigación, los electrones fluyeron en el electrodo. En el intestino, varias moléculas diferentes, como el hierro, podrían unirse y aceptar electrones, dijo Light.

Una batería microbiana hecha con bacterias electrogénicas recientemente descubiertas. Los electrodos (CE, WE) se colocan en frascos llenos de bacterias, produciendo hasta medio milivolt de electricidad. Crédito: Ajo-Franklin.

También descubrieron que las bacterias necesitaban flavina (flavoproteínas)  para sobrevivir. Flavin, una variante de la vitamina B2, rellena densamente el intestino. Más tarde, los investigadores descubrieron que las bacterias no solo necesitaban flavoproteínas para sobrevivir, sino que esa flavina flotante adicional en el ambiente circundante podría mejorar la actividad eléctrica de las bacterias.

Bacterias generadoras de energía

Una vez que supieron qué genes eran responsables de la generación de electricidad, el equipo identificó cientos de otros microbios que generan electricidad utilizando este proceso más simple: algunos de ellos residen habitualmente en el intestino, mientras que otros son importantes para fermentar yogurt o servir como probióticos.

En un comentario publicado en Nature el mismo día, los microbiólogos de la University of Illinois, Laty Cahoon y Nancy Freitag, que no participaron en el estudio, escribieron:

Es un shock para el sistema considerar que los microbios pueden estar viviendo vidas muy cargadas en nuestro intestino. El conocimiento de esta nueva vía de generación de electricidad podría crear oportunidades para el diseño de tecnologías generadoras de energía basadas en bacterias”.

Ya hay iniciativas para crear células de combustible microbianas, o baterías que usan bacterias para generar electricidad usando materia orgánica, como en las plantas de tratamiento de residuos. Debido a que este nuevo proceso es más simple, existe la posibilidad de que pueda mejorar dicha tecnología, pero es demasiado pronto para decirlo con certeza, dijo Light.

Él personalmente está más interesado en comprender exactamente qué está sucediendo en el intestino: qué moléculas reciben electrones de las bacterias y cómo este proceso afecta la supervivencia bacteriana.

El estudio científico ha sido publicado en la revista Nature.