Kehidupan Listrik Yang Berkembang Dengan Energi Murni – Tidak seperti bentuk kehidupan lain di Bumi, bakteri yang tidak biasa ini menggunakan energi dalam bentuk paling murni – mereka memakan dan menghirup elektron – dan mereka ada di mana-mana.

Kehidupan Listrik Yang Berkembang Dengan Energi Murni

energiasolaraldia – Dengan menempelkan elektroda ke dalam tanah dan mengirimkan elektron ke dalamnya, Anda dapat membuat sel hidup yang memakan listrik. Kita tahu bahwa bakteri dapat bertahan hidup dengan menggunakan berbagai sumber energi, namun tidak ada yang seaneh sumber energi ini. Bayangkan monster Frankenstein yang dihidupkan oleh energi galvanik. Hanya “bakteri listrik” ini yang sangat nyata dan muncul dimana-mana.

Berbeda dengan organisme lain di Bumi, bakteri listrik menggunakan energi dalam bentuknya yang paling murni: listrik murni dalam bentuk elektron yang diekstraksi dari batuan dan logam. Kita telah mengetahui dua jenis bakteri: Shewanella dan Geobacter. Kini, para ahli biologi telah menunjukkan bahwa dengan mengoleskan sedikit cairan listrik ke batu dan lumpur laut, hal tersebut dapat menarik lebih banyak bakteri. Eksperimen yang menumbuhkan bakteri pada elektroda baterai menunjukkan bahwa bentuk kehidupan baru yang mengejutkan ini pada dasarnya memakan dan melepaskan listrik.

Hal ini tidak terlalu mengejutkan, kata Kenneth Nielson dari University of Southern California, Los Angeles. Sederhananya, kita tahu bahwa kehidupan adalah aliran elektron. “Anda makan gula yang memiliki kelebihan elektron, dan Anda menghirup oksigen, dan oksigen dengan senang hati menerimanya. Sel-sel kita memecah gula, dan elektron mengalir dalam aliran elektron.” oksigen diteruskan ke oksigen yang dibutuhkan.

Baca juga : Energi Terbarukan Berbagi Masa Depan

Sel menghasilkan ATP, molekul yang berfungsi sebagai penyimpan energi bagi hampir semua organisme hidup. Transfer elektron adalah bagian penting dari produksi ATP. “Hidup ini sangat bijaksana,” kata Neilson. “Kehidupan tahu cara menyedot elektron dari apa pun yang kita makan dan mengendalikannya. Pada sebagian besar makhluk hidup, tubuh mengemas elektron ke dalam molekul, memungkinkannya melewati sel dengan aman hingga dilepaskan ke oksigen.

“Ini adalah cara kita menghasilkan seluruh energi kita, dan itu berlaku untuk semua makhluk hidup di Bumi,” kata Neilson. “Agar energi dapat dihasilkan, elektron harus mengalir. Inilah sebabnya mengapa orang yang mencekik orang lain akan mati dalam hitungan menit. Mereka memutus pasokan oksigen sehingga elektron tidak dapat lagi mengalir.

Penemuan elektrobakteri menunjukkan bahwa beberapa bentuk kehidupan yang sangat mendasar dapat menghilangkan gula perantara dan memproses energi dalam bentuk paling murni: elektron yang diekstraksi dari permukaan mineral. “Itu benar-benar aneh,” kata Neilson. “Di satu sisi, ini eksotis.”

Tim Neilson adalah salah satu dari sedikit tim yang menjaga bakteri ini tetap hidup dengan menumbuhkannya langsung di elektroda, tanpa gula atau nutrisi lain, dan hanya menggunakan listrik. Yang sangat berbahaya bagi manusia adalah mereka dapat diisi dayanya dengan memasukkan jari mereka ke dalam soket DC. Untuk menumbuhkan bakteri ini, tim mengumpulkan sedimen dari dasar laut, membawanya kembali ke laboratorium, dan memasukkan elektroda.

Mereka pertama-tama mengukur tekanan alami dalam sedimen sebelum menerapkan tekanan yang sedikit berbeda. Menaikkan tegangan sedikit saja akan menghasilkan kelebihan elektron. Tegangan yang sedikit lebih rendah berarti elektroda dengan mudah menerima elektron dari mereka yang bersedia melepaskannya. Serangga di sedimen dapat “memakan” elektron dari tegangan tinggi atau “menyedot” elektron ke elektroda tegangan rendah yang menghasilkan listrik. Arus listrik ini direkam sebagai sinyal jenis kehidupan yang ditangkap peneliti. “Ide dasarnya adalah mengambil sampel sedimen, menempelkan elektroda di dalamnya, dan berkata, ‘Oke, apakah ada yang menyukai ini?’” kata Neilson.

nafas yang luar biasa
Bulan lalu di Konferensi Geosains Goldschmidt di Sacramento, California, Xiu-Ling Li dari laboratorium Nielson mempresentasikan hasil eksperimen di mana mereka mengembangkan pelabuhan berenergi dalam sedimen dari Pelabuhan Santa Catalina California. Yamini Jhangir, juga dari University of Southern California, mempresentasikan eksperimen lain dalam mengembangkan inhaler listrik dari sumur di Death Valley, Gurun Mojave California.

Di Universitas Minnesota, St. Paul, Daniel Bond dan rekannya menerbitkan eksperimen yang menunjukkan bahwa ada kemungkinan untuk menumbuhkan sejenis bakteri yang mengumpulkan elektron dari elektroda besi (mBio, doi.org/tqg). Bos Jungir, Mo El Naggar, mengatakan penelitian ini mungkin merupakan contoh paling meyakinkan tentang makhluk yang boros energi yang tumbuh hanya dengan pasokan elektron, tanpa nutrisi tambahan. Namun Neilson mengatakan masih banyak lagi yang akan terjadi. Mahasiswa PhD-nya, Annette Rowe, mengidentifikasi hingga delapan jenis bakteri yang mengonsumsi listrik. Hasil ini akan diserahkan untuk dipublikasikan.

Nielson sangat gembira karena Lowe telah menemukan begitu banyak spesies bakteri listrik, semuanya sangat berbeda satu sama lain dan tidak ada satupun yang menyerupai Shewanella atau Geobacter. “luar biasa. Artinya, masih banyak bagian dunia mikroba yang belum kita pahami. ”

Penemuan biosfer tersembunyi inilah yang menjadi alasan Jangil dan El Nagar ingin membudidayakan elektrobakteri. “Kami menggunakan elektroda untuk meniru interaksi tersebut,” kata El-Naggar. “Jika Anda melakukan hal itu, Anda akan membiakkan tanaman yang ‘tidak dapat dibudidayakan’.” Para peneliti berencana memasang baterai di sebuah tambang emas di South Dakota untuk melihat apa yang dapat mereka temukan di sana.

Baca juga : Harmoni Estetika Alam di Jepang

NASA juga tertarik dengan kehidupan yang hidup jauh di bawah tanah. Hal ini karena organisme seperti ini sering kali beroperasi dengan energi yang sangat sedikit, sehingga dapat memberikan petunjuk adanya kehidupan di tempat lain di tata surya.

Bakteri listrik dapat mempunyai aplikasi praktis di Bumi, seperti menciptakan mesin bio yang mengekstraksi listrik dari lingkungan sambil melakukan aktivitas bermanfaat seperti membersihkan limbah dan air tanah yang terkontaminasi. Neilson menyebutnya sebagai perangkat utilitas bertenaga mandiri (SPUD).

Selain kepraktisan, prospek menarik lainnya adalah menggunakan bakteri listrik untuk mempelajari pertanyaan mendasar tentang kehidupan, seperti jumlah minimum energi yang dibutuhkan untuk menopang kehidupan.

Hal ini memerlukan langkah percobaan selanjutnya, kata ahli mikrobiologi Yuri Gorby dari Rensselaer Polytechnic Institute di Troy, New York. Bakteri perlu tumbuh di antara dua elektroda, bukan tumbuh di satu elektroda. Bakteri ini memakan elektron dari satu elektroda untuk digunakan sebagai sumber energi dan membuangnya ke elektroda lainnya.

Gorby yakin sel bakteri yang memakan dan menghirup elektron akan segera ditemukan. “Bakteri listrik yang tumbuh di antara dua elektroda dapat mencari makan sendiri hampir selamanya,” kata Gorby. “Jika kita tidak memakan atau menghancurkan apa pun, secara teori kita akan mampu mempertahankan makhluk ini tanpa batas waktu.”