Liêm Nguyễn lược dịch theo New Scientist
Không giống bất kỳ dạng sự sống nào được biết trên trái đất, những vi khuẩn đặc biệt này sử dụng năng lượng ở dạng tinh sơ nhất - chúng ăn và thở các điện tử (electron) - và chúng có mặt ở khắp mọi nơi.
Nếu ta cắm một điện cực vào đất rồi bơm điện tử xuống, các tế bào sống ăn điện này sẽ ngay lập tức kéo đến. Chúng ta đã biết là vi khuẩn có thể sống bằng nhiều nguồn năng lượng khác nhau, nhưng chưa hề nghĩ đến dạng thức ăn kỳ lạ này. Hãy liên tưởng đến con quái vật sống bằng điện mà nhà khoa học Frankenstein trong tiểu thuyết giả tưởng của Mary Wollstonecraft Shelley tạo ra (xem video ở mục Vai Trò Của Điện Với Sự Sống ở dưới), chỉ khác là những "vi khuẩn điện" này hoàn toàn có thực chứ không phải chuyện tưởng tượng, và chúng có mặt ở khắp mọi nơi.
Không giống bất kỳ một sinh vật sống nào khác trên Trái đất, vi khuẩn điện sử dụng năng lượng ở dạng tinh sơ nhất – những dòng điện, hay nói cách khác là các dòng điện tử mà chúng thu nhận được từ các loại đá và kim loại. Cho tới nay chỉ có hai loài vi khuẩn thuộc nhóm này, Shewanella và Geobacter, được định danh. Nhưng giờ thì các nhà sinh học cho thấy họ có thể lôi ra ánh sáng rất nhiều loài hơn nữa, từ các loại đá trong tự nhiên và bùn biển, chỉ cần dùng một ít dung dịch mang điện để hấp dẫn chúng. Các thí nghiệm nuôi vi khuẩn trên các điện cực pin cho thấy những thể sống mới lạ và cực kỳ thú vị này chủ yếu ăn và thải ra điện.
“Thực ra thì cũng không có gì quá ngạc nhiên, Kenneth Nealson từ trường Đại học Nam California, Los Angeles nói. Chúng ta biết rằng sự sống, suy cho cùng là một dòng vận chuyển của các điện tử. “Bạn ăn các chất đường có các điện tử thừa, và bạn hít thở oxy là một chất sẵn sàng nhận các điện tử dư thừa này". Tế bào của chúng ta phá huỷ các phân tử đường bằng hàng loạt các phản ứng hóa học, và qua đó các điện tử được di chuyển từ phân tử này đến phân tử khác, cho đến điểm cuối cùng là các phân tử oxygen đói điện tử.
Trong quá trình này, các tế bào tạo ra ATP, một phân tử có chức năng lưu trữ năng lượng cho gần như tất cả các sinh vật sống. Sự di chuyển lòng vòng của các điện tử là một phần quan trọng của việc tổng hợp ATP. "Sự sống rất tuyệt hảo". Nealson nói. "Các điện tử được bóc ra từ mọi thứ mà chúng ta ăn rồi được giữ và kiểm soát một cách chặt chẽ". Trong hầu hết các sinh vật sống, các điện tử được đóng gói vào trong các phân tử để có thể vận chuyển chúng an toàn qua các tế bào, để sau cùng mang đến cho oxygen.
"Đây là phương pháp chung mà hầu như tất cả các sinh vật sống trên hành tinh này dùng để tạo ra năng lượng" Nealson nói. "Dòng điện tử phải vận động để thu nhận năng lượng. Đó là lý do tại sao khi ai đó bị bóp cổ, họ sẽ chết trong vòng vài phút. Khi việc cung cấp oxygen bị dừng lại, dòng vận động của điện tử cũng sẽ dừng lại".
Việc phát hiện ra các vi khuẩn sống bằng điện 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."
Nhóm của Nealson là một trong một vài nhóm nghiên cứu hiện đang cho mọc các vi khuẩn trực tiếp trên điện cực, giữ cho chúng sống chỉ bằng điện và không có gì khác - không có đường cũng không bất kỳ loại chất dinh dưỡng nào. Thử hình dung nếu con người có được khả năng này, ta chỉ cần chọc ngón tay vào một ổ cắm điện DC để thu nhận năng lượng, Nealson nói.
Để nuôi các vi khuẩn này, nhóm nghiên cứu đi thu thập các trầm tích từ đáy biển, rồi mang về phòng thí nghiệm, và cắm điện cực vào.
Đầu tiên họ đo điện áp tự nhiên của miếng trầm tích, rồi gắn vào nó một điện áp hơi khác một chút. Một điện áp cao hơn một chút sẽ tạo ra những điện tử thừa; ngược lại một điện áp thấp hơn sẽ làm cho điện cực sẵn sàng tiếp nhận điện tử từ bất kỳ nguồn cung nào. Các vi khuẩn nằm trong miếng trầm tích có thể hoặc "ăn" các điện tử từ điện áp cao hơn, hoặc "thở" điện tử vào các điện cực có điện áp thấp hơn, từ đó tạo ra một dòng điện. Dựa vào đó, các nhà nghiên cứu xem dòng điện phát ra từ miếng trầm tích như một tín hiệu về sự hiện diện của sự sống.
"Về cơ bản, ý tưởng này rất đơn giản. Chúng tôi đi lấy trầm tích về, gắn điện cực vào và sau đó hỏi "OK, ai thích môi trường này?". Nealson nói.
Các vi sinh vật "ăn" và "thở" điện
Tại hội nghị khoa học địa chất Goldschmidt ở Sacramento, California, vào tháng trước, Shiue-lin Li từ phòng thí nghiệm Nealson đã trình bày kết quả thí nghiệm việc nuôi các vi khuẩn “thở” điện có trong trầm tích thu thập từ cảng Santa Catalina ở California. Yamini Jangir, cũng từ Đại học Nam California, trình bày thí nghiệm độc lập nuôi vi khuẩn thở điện phân lập từ một suối nước trong vùng Thung lung Chết ở sa mạc Mojave thuộc bang California.
Tại Đại học Minnesota ở St Paul, Daniel Bond và các cộng sự đã xuất bản một công trình cho thấy họ có thể nuôi một loại vi khuẩn có thể "ăn" điện tử tạo ra từ một điện cực bằng sắt (mBio, doi.org/tqg). Nghiên cứu đó, theo Moh El-Naggar, giáo sư hướng dẫn luận án của Jangir, có lẽ là ví dụ thuyết phục nhất mà chúng ta có được cho đến ngày nay về các sinh vật ăn điện mọc trên một nguồn cung cấp điện tử và không cần bổ sung chất dinh dưỡng.
Nealson cho rằng sắp tới sẽ có nhiều điều thú vị hơn nữa được tìm ra. Sinh viên tiến sĩ của ông, cô Annette Rowe đã xác định được đến tám loại vi khuẩn khác nhau có thể tiêu thụ điện. Những kết quả đó đang được gửi cho các tạp chí để xuất bản.
Nealson đặc biệt thích thú với việc Rowe đã tìm ra nhiều loại vi khuẩn điện hoàn toàn khác nhau, và không con nào tương tự như Shewanella hay Geobacter. "Điều này rất quan trọng. Nó cho thấy là có cả một thế giới vi sinh vật loại này mà chúng ta chưa từng biết."
Sự khám phá ra sinh quyển bí ẩn này chính là lý do tại sao Jangir và El-Naggar muốn phát triển các phương pháp nuôi cấy vi khuẩn điện. "Chúng tôi đang sử dụng các điện cực để bắt chước các tương tác của chúng trong tự nhiên" El-Naggar nói, "từ đó có thể cho phép nuôi cấy thành công những vi sinh vật mà trước đây không thể nuôi cấy được trong phòng thí nghiệm (unculturables)". Nhóm nghiên cứu này đang dự tính sẽ cài đặt một miếng pin bên trong một mỏ vàng ở Nam Dakota để xem họ có thể tìm thấy cái gì sống ở dưới đó.
NASA cũng rất quan tâm đến những sinh vật sống sâu dưới lòng đất, bởi vì những sinh vật như vậy thường tồn tại với rất ít năng lượng, và việc nghiên cứu chúng cũng có thể mang đến những gợi ý về các dạng sự sống ở các hành tinh khác trong hệ mặt trời.
Nghiên cứu vi khuẩn điện cũng có thể mang đến những ứng dụng rất thực tế ngay trên trái đất, chẳng hạn như để tạo ra các thiết bị 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).
Ngoài các ứng dụng thực tế, một khía cạnh thú vị nữa là việc sử dụng các vi khuẩn điện cho các nghiên cứu để trả lời cho những câu hỏi cơ bản về sự sống, chẳng hạn như "năng lượng tối thiểu cần để duy trì sự sống là gì?".
Với khía cạnh khoa học cơ bản đó, chúng ta cần làm các thí nghiệm ở mức độ cao hơn, Yuri Gorby, nhà vi trùng học tại Viện Bách khoa Rensselaer ở Troy, New York nói: các vi khuẩn này nên được nuôi giữa hai điện cực, chứ không phải trên một điện cực duy nhất. Nuôi như vậy sẽ cho phép vi khuẩn ăn điện tử hiệu quả hơn từ một điện cực, dùng chúng như nguồn năng lượng, rồi nhả chúng vào điện cực bên kia.
Gorby tin rằng các tế bào vi khuẩn có cả hai khả năng "ăn" và "thở" điện tử sẽ sớm được tìm ra. "Một vi khuẩn điện được nuôi giữa hai điện cực có thể tự tồn tại hầu như mãi mãi," Gorby nói. "Nếu không có cái gì ăn nó hoặc phá hủy nó, thì về mặt lý thuyết, chúng ta có thể duy trì sinh vật đó vô thời hạn."
Về nguyên tắc, ta cũng có thể giảm dần nguồn cung năng lượng cho các tế bào này bằng cách thay đổi điện áp giữa các điện cực, đến một điểm mà tại đó các tế bào chỉ hoạt động ở mức tối thiểu để duy trì sự sống. Ở trạng thái này, các tế bào có thể sẽ không có khả năng sinh sản hay phát triển, nhưng chúng vẫn có thể vận hành các bộ máy thiết yếu như sửa chữa tế bào. "Đối với các tế bào này, những hoạt động được ưu tiên được dùng đến năng lượng sẽ là để duy trì sự sống - duy trì khả năng tồn tại," Gorby nói.
Cần bao nhiêu năng lượng tối thiểu để giữ cho một vi khuẩn điện tiếp tục sống? Trả lời được câu hỏi đó là ta đã giải mã được một trong những vấn đề cơ bản nhất hiện nay của khoa học.
Dây cáp điện sinh học
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 điện nano vi sinh vật” (microbial nanowires).
Lars Peter Nielsen và các cộng sự tại Đại học Aarhus ở Đan Mạch nhận thấy rằng hàng chục ngàn tế bào vi khuẩn điện có thể bám vào nhau để tạo thành các chuỗi dây hình hoa cúc (daisy-chains) mang điện, 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 cho thấy 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 với oxygen bằng một cách đơn giản là kết dính lại với nhau.
Những vi khuẩn như vậy có mặt ở khắp mọi nơi nếu chúng ta cố công đi tìm, Nielsen nói. Một cách đơn giản để nhận biết có sự hiện diện của các vi sinh vật ăn điện là đặt một viên đất vào trong một cái đĩa nông chứa đầy nước, và nhẹ nhàng khuấy tròn nó. Một miếng đất bình thường sẽ bị vỡ nhỏ ra. Nhưng nếu nó không vỡ ra, rất có thể là những sợi dây cáp làm bằng các tế bào vi khuẩn đang gắn kết các miếng nhỏ lại với nhau.
Nielsen có thể làm lộ ra các dây cáp này bằng cách kéo các miếng đất nhỏ rời ra và xem chúng qua ánh sáng mặt trời (xem video ở dưới).
(https://www.youtube.com/watch?v=3j_gJ2teK5E)
Đây không chỉ là một trò vui. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy khả năng dẫn điện của những sợi cáp sinh học như vậy ngang bằng với loại dây điện mà ta thường dùng để cắm lò nướng vào nguồn điện. Điều này có thể mở ra những hướng nghiên cứu mới rất thú vị, chẳng hạn như chế tạo ra các loại dây cáp sinh học mềm dẻo từ phòng thí nghiệm.
Không giống bất kỳ dạng sự sống nào được biết trên trái đất, những vi khuẩn đặc biệt này sử dụng năng lượng ở dạng tinh sơ nhất - chúng ăn và thở các điện tử (electron) - và chúng có mặt ở khắp mọi nơi.
Nếu ta cắm một điện cực vào đất rồi bơm điện tử xuống, các tế bào sống ăn điện này sẽ ngay lập tức kéo đến. Chúng ta đã biết là vi khuẩn có thể sống bằng nhiều nguồn năng lượng khác nhau, nhưng chưa hề nghĩ đến dạng thức ăn kỳ lạ này. Hãy liên tưởng đến con quái vật sống bằng điện mà nhà khoa học Frankenstein trong tiểu thuyết giả tưởng của Mary Wollstonecraft Shelley tạo ra (xem video ở mục Vai Trò Của Điện Với Sự Sống ở dưới), chỉ khác là những "vi khuẩn điện" này hoàn toàn có thực chứ không phải chuyện tưởng tượng, và chúng có mặt ở khắp mọi nơi.
 |
| Geobacter |
“Thực ra thì cũng không có gì quá ngạc nhiên, Kenneth Nealson từ trường Đại học Nam California, Los Angeles nói. Chúng ta biết rằng sự sống, suy cho cùng là một dòng vận chuyển của các điện tử. “Bạn ăn các chất đường có các điện tử thừa, và bạn hít thở oxy là một chất sẵn sàng nhận các điện tử dư thừa này". Tế bào của chúng ta phá huỷ các phân tử đường bằng hàng loạt các phản ứng hóa học, và qua đó các điện tử được di chuyển từ phân tử này đến phân tử khác, cho đến điểm cuối cùng là các phân tử oxygen đói điện tử.
Trong quá trình này, các tế bào tạo ra ATP, một phân tử có chức năng lưu trữ năng lượng cho gần như tất cả các sinh vật sống. Sự di chuyển lòng vòng của các điện tử là một phần quan trọng của việc tổng hợp ATP. "Sự sống rất tuyệt hảo". Nealson nói. "Các điện tử được bóc ra từ mọi thứ mà chúng ta ăn rồi được giữ và kiểm soát một cách chặt chẽ". Trong hầu hết các sinh vật sống, các điện tử được đóng gói vào trong các phân tử để có thể vận chuyển chúng an toàn qua các tế bào, để sau cùng mang đến cho oxygen.
"Đây là phương pháp chung mà hầu như tất cả các sinh vật sống trên hành tinh này dùng để tạo ra năng lượng" Nealson nói. "Dòng điện tử phải vận động để thu nhận năng lượng. Đó là lý do tại sao khi ai đó bị bóp cổ, họ sẽ chết trong vòng vài phút. Khi việc cung cấp oxygen bị dừng lại, dòng vận động của điện tử cũng sẽ dừng lại".
Việc phát hiện ra các vi khuẩn sống bằng điện 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."
Nhóm của Nealson là một trong một vài nhóm nghiên cứu hiện đang cho mọc các vi khuẩn trực tiếp trên điện cực, giữ cho chúng sống chỉ bằng điện và không có gì khác - không có đường cũng không bất kỳ loại chất dinh dưỡng nào. Thử hình dung nếu con người có được khả năng này, ta chỉ cần chọc ngón tay vào một ổ cắm điện DC để thu nhận năng lượng, Nealson nói.
Để nuôi các vi khuẩn này, nhóm nghiên cứu đi thu thập các trầm tích từ đáy biển, rồi mang về phòng thí nghiệm, và cắm điện cực vào.
Đầu tiên họ đo điện áp tự nhiên của miếng trầm tích, rồi gắn vào nó một điện áp hơi khác một chút. Một điện áp cao hơn một chút sẽ tạo ra những điện tử thừa; ngược lại một điện áp thấp hơn sẽ làm cho điện cực sẵn sàng tiếp nhận điện tử từ bất kỳ nguồn cung nào. Các vi khuẩn nằm trong miếng trầm tích có thể hoặc "ăn" các điện tử từ điện áp cao hơn, hoặc "thở" điện tử vào các điện cực có điện áp thấp hơn, từ đó tạo ra một dòng điện. Dựa vào đó, các nhà nghiên cứu xem dòng điện phát ra từ miếng trầm tích như một tín hiệu về sự hiện diện của sự sống.
"Về cơ bản, ý tưởng này rất đơn giản. Chúng tôi đi lấy trầm tích về, gắn điện cực vào và sau đó hỏi "OK, ai thích môi trường này?". Nealson nói.
Các vi sinh vật "ăn" và "thở" điện
Tại hội nghị khoa học địa chất Goldschmidt ở Sacramento, California, vào tháng trước, Shiue-lin Li từ phòng thí nghiệm Nealson đã trình bày kết quả thí nghiệm việc nuôi các vi khuẩn “thở” điện có trong trầm tích thu thập từ cảng Santa Catalina ở California. Yamini Jangir, cũng từ Đại học Nam California, trình bày thí nghiệm độc lập nuôi vi khuẩn thở điện phân lập từ một suối nước trong vùng Thung lung Chết ở sa mạc Mojave thuộc bang California.
Tại Đại học Minnesota ở St Paul, Daniel Bond và các cộng sự đã xuất bản một công trình cho thấy họ có thể nuôi một loại vi khuẩn có thể "ăn" điện tử tạo ra từ một điện cực bằng sắt (mBio, doi.org/tqg). Nghiên cứu đó, theo Moh El-Naggar, giáo sư hướng dẫn luận án của Jangir, có lẽ là ví dụ thuyết phục nhất mà chúng ta có được cho đến ngày nay về các sinh vật ăn điện mọc trên một nguồn cung cấp điện tử và không cần bổ sung chất dinh dưỡng.
Nealson cho rằng sắp tới sẽ có nhiều điều thú vị hơn nữa được tìm ra. Sinh viên tiến sĩ của ông, cô Annette Rowe đã xác định được đến tám loại vi khuẩn khác nhau có thể tiêu thụ điện. Những kết quả đó đang được gửi cho các tạp chí để xuất bản.
Nealson đặc biệt thích thú với việc Rowe đã tìm ra nhiều loại vi khuẩn điện hoàn toàn khác nhau, và không con nào tương tự như Shewanella hay Geobacter. "Điều này rất quan trọng. Nó cho thấy là có cả một thế giới vi sinh vật loại này mà chúng ta chưa từng biết."
Sự khám phá ra sinh quyển bí ẩn này chính là lý do tại sao Jangir và El-Naggar muốn phát triển các phương pháp nuôi cấy vi khuẩn điện. "Chúng tôi đang sử dụng các điện cực để bắt chước các tương tác của chúng trong tự nhiên" El-Naggar nói, "từ đó có thể cho phép nuôi cấy thành công những vi sinh vật mà trước đây không thể nuôi cấy được trong phòng thí nghiệm (unculturables)". Nhóm nghiên cứu này đang dự tính sẽ cài đặt một miếng pin bên trong một mỏ vàng ở Nam Dakota để xem họ có thể tìm thấy cái gì sống ở dưới đó.
NASA cũng rất quan tâm đến những sinh vật sống sâu dưới lòng đất, bởi vì những sinh vật như vậy thường tồn tại với rất ít năng lượng, và việc nghiên cứu chúng cũng có thể mang đến những gợi ý về các dạng sự sống ở các hành tinh khác trong hệ mặt trời.
Nghiên cứu vi khuẩn điện cũng có thể mang đến những ứng dụng rất thực tế ngay trên trái đất, chẳng hạn như để tạo ra các thiết bị 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).
Ngoài các ứng dụng thực tế, một khía cạnh thú vị nữa là việc sử dụng các vi khuẩn điện cho các nghiên cứu để trả lời cho những câu hỏi cơ bản về sự sống, chẳng hạn như "năng lượng tối thiểu cần để duy trì sự sống là gì?".
 |
| Shewanella |
Gorby tin rằng các tế bào vi khuẩn có cả hai khả năng "ăn" và "thở" điện tử sẽ sớm được tìm ra. "Một vi khuẩn điện được nuôi giữa hai điện cực có thể tự tồn tại hầu như mãi mãi," Gorby nói. "Nếu không có cái gì ăn nó hoặc phá hủy nó, thì về mặt lý thuyết, chúng ta có thể duy trì sinh vật đó vô thời hạn."
Về nguyên tắc, ta cũng có thể giảm dần nguồn cung năng lượng cho các tế bào này bằng cách thay đổi điện áp giữa các điện cực, đến một điểm mà tại đó các tế bào chỉ hoạt động ở mức tối thiểu để duy trì sự sống. Ở trạng thái này, các tế bào có thể sẽ không có khả năng sinh sản hay phát triển, nhưng chúng vẫn có thể vận hành các bộ máy thiết yếu như sửa chữa tế bào. "Đối với các tế bào này, những hoạt động được ưu tiên được dùng đến năng lượng sẽ là để duy trì sự sống - duy trì khả năng tồn tại," Gorby nói.
Cần bao nhiêu năng lượng tối thiểu để giữ cho một vi khuẩn điện tiếp tục sống? Trả lời được câu hỏi đó là ta đã giải mã được một trong những vấn đề cơ bản nhất hiện nay của khoa học.
________________________________________________________________________
Dây cáp điện sinh học
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 điện nano vi sinh vật” (microbial nanowires).
Lars Peter Nielsen và các cộng sự tại Đại học Aarhus ở Đan Mạch nhận thấy rằng hàng chục ngàn tế bào vi khuẩn điện có thể bám vào nhau để tạo thành các chuỗi dây hình hoa cúc (daisy-chains) mang điện, 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 cho thấy 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 với oxygen bằng một cách đơn giản là kết dính lại với nhau.
Những vi khuẩn như vậy có mặt ở khắp mọi nơi nếu chúng ta cố công đi tìm, Nielsen nói. Một cách đơn giản để nhận biết có sự hiện diện của các vi sinh vật ăn điện là đặt một viên đất vào trong một cái đĩa nông chứa đầy nước, và nhẹ nhàng khuấy tròn nó. Một miếng đất bình thường sẽ bị vỡ nhỏ ra. Nhưng nếu nó không vỡ ra, rất có thể là những sợi dây cáp làm bằng các tế bào vi khuẩn đang gắn kết các miếng nhỏ lại với nhau.
Nielsen có thể làm lộ ra các dây cáp này bằng cách kéo các miếng đất nhỏ rời ra và xem chúng qua ánh sáng mặt trời (xem video ở dưới).
Đây không chỉ là một trò vui. Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy khả năng dẫn điện của những sợi cáp sinh học như vậy ngang bằng với loại dây điện mà ta thường dùng để cắm lò nướng vào nguồn điện. Điều này có thể mở ra những hướng nghiên cứu mới rất thú vị, chẳng hạn như chế tạo ra các loại dây cáp sinh học mềm dẻo từ phòng thí nghiệm.
________________________________________________________________________
Vai Trò Của Dòng Điện Với Sự Sống
Năm 1786, một sinh viên của Luigi Galvani, nhà sinh học lỗi lạc người Ý tại Đại học Bologna, hoảng hồn khi thấy chân của một con ếch đã chết đá lại khi anh này chạm con dao mổ vào dây thần kinh hông của nó. Galvani sau đó khám phá ra là chính cây dao mổ bằng kim loại đã tích điện là tác nhân kích hoạt cơ đùi của con ếch chết.
Ý tưởng này - cái mà Galvani gọi là "điện sinh học" - đã trở thành một khám phá khoa học nổi tiếng. Đóng góp nhiều nhất cho sự nổi tiếng đó là nhà văn Mary Shelley khi bà đặt câu hỏi là liệu ta có thể sử dụng dòng điện để làm người chết sống lại. Trong một cảnh của bộ phim Frankenstein dựng từ tiểu thuyết cùng tên của Marry Shelly, nhà khoa học Thuỵ sỹ đã dùng tia điện chớp để mang lại sự sống cho con quái vật làm bằng xác chết (xem video ở dưới).
Chúng ta từ lâu đã biết là tế bào sử dụng các ion hòa tan trong nước để thực hiện rất nhiều chức năng, từ hoạt động não đến việc cung cấp năng lượng cho cơ thể. Nhưng mới đây các nhà khoa học lại tìm thấy những vi khuẩn trong đất có thể sử dụng trực tiếp các điện tử từ các khoáng chất, rồi lại nhả ra, mà không cần qua trung gian các chất đường và việc thở oxy để thực hiện quá trình tạo năng lượng đó, như hầu hết các sinh vật sống mà ta biết.
Những vi khuẩn này dường như rất đa dạng và tồn tại ở khắp nơi. Thậm chí một vài loài có lẽ đang sống ngay trong đường ruột của chúng ta. Việc khám phá ra những vi khuẩn ăn điện này cho thấy khoa học đang tiến rất gần đến việc tìm ra lượng điện tối thiểu cần để duy trì sự sống.
Hai trăm hai mươi tám năm sau, chúng ta lại cảm nhận được cái đạp chân của con ếch chết trong phòng thí nghiệm của Galvani.
(https://www.youtube.com/watch?v=1qNeGSJaQ9Q)
Vai Trò Của Dòng Điện Với Sự Sống
Năm 1786, một sinh viên của Luigi Galvani, nhà sinh học lỗi lạc người Ý tại Đại học Bologna, hoảng hồn khi thấy chân của một con ếch đã chết đá lại khi anh này chạm con dao mổ vào dây thần kinh hông của nó. Galvani sau đó khám phá ra là chính cây dao mổ bằng kim loại đã tích điện là tác nhân kích hoạt cơ đùi của con ếch chết.
Ý tưởng này - cái mà Galvani gọi là "điện sinh học" - đã trở thành một khám phá khoa học nổi tiếng. Đóng góp nhiều nhất cho sự nổi tiếng đó là nhà văn Mary Shelley khi bà đặt câu hỏi là liệu ta có thể sử dụng dòng điện để làm người chết sống lại. Trong một cảnh của bộ phim Frankenstein dựng từ tiểu thuyết cùng tên của Marry Shelly, nhà khoa học Thuỵ sỹ đã dùng tia điện chớp để mang lại sự sống cho con quái vật làm bằng xác chết (xem video ở dưới).
Chúng ta từ lâu đã biết là tế bào sử dụng các ion hòa tan trong nước để thực hiện rất nhiều chức năng, từ hoạt động não đến việc cung cấp năng lượng cho cơ thể. Nhưng mới đây các nhà khoa học lại tìm thấy những vi khuẩn trong đất có thể sử dụng trực tiếp các điện tử từ các khoáng chất, rồi lại nhả ra, mà không cần qua trung gian các chất đường và việc thở oxy để thực hiện quá trình tạo năng lượng đó, như hầu hết các sinh vật sống mà ta biết.
Những vi khuẩn này dường như rất đa dạng và tồn tại ở khắp nơi. Thậm chí một vài loài có lẽ đang sống ngay trong đường ruột của chúng ta. Việc khám phá ra những vi khuẩn ăn điện này cho thấy khoa học đang tiến rất gần đến việc tìm ra lượng điện tối thiểu cần để duy trì sự sống.
Hai trăm hai mươi tám năm sau, chúng ta lại cảm nhận được cái đạp chân của con ếch chết trong phòng thí nghiệm của Galvani.
________________________________________________________________________