Các nhà khoa học tại Đại học Aarhus ở Denmark đang nghiên cứu những vi sinh vật đáng chú ý được gọi là vi khuẩn cáp có thể biến đổi cách chúng ta tiếp cận cả nông nghiệp và biến đổi khí hậu. Những sinh vật nhỏ bé này, trông giống như các sợi tóc dưới kính hiển vi, có khả năng độc đáo là dẫn điện qua cơ thể của chúng, khiến chúng được mệnh danh là pin sống.
Đặc tính chính của vi khuẩn cáp
- Hình dạng: Sợi mảnh, trong suốt giống như tóc
- Khả năng đặc biệt: Dẫn điện qua cơ thể của chúng
- Chức năng: Các tế bào ở đáy thực hiện hô hấp tế bào, truyền electron lên các tế bào ở trên
- Lợi thế: Có thể tiếp cận các nguồn năng lượng mà các vi sinh vật cạnh tranh không thể sử dụng
Tên gọi gây hiểu lầm tạo ra sự nhầm lẫn ban đầu
Thuật ngữ vi khuẩn cáp đã dẫn đến sự nhầm lẫn rộng rãi giữa độc giả và các nhà nghiên cứu. Nhiều người ban đầu cho rằng những sinh vật này ăn cáp điện hoặc tụ tập xung quanh các đường dây điện dưới nước. Tuy nhiên, những vi khuẩn này được đặt tên từ cấu trúc giống cáp và tính chất dẫn điện của chúng, chứ không phải từ bất kỳ mối quan hệ nào với cáp hoặc hệ thống dây điện do con người tạo ra.
Tính chất điện cách mạng cho phép chiến lược sinh tồn độc đáo
Vi khuẩn cáp sở hữu khả năng phi thường trong việc truyền electron dọc theo chiều dài của chúng, cho phép các phần khác nhau của sinh vật thực hiện các chức năng khác nhau. Các tế bào ở dưới cùng trong chuỗi vi khuẩn này có thể thực hiện hô hấp tế bào bằng cách truyền electron lên các tế bào ở trên cùng. Khả năng dẫn điện này mang lại cho chúng lợi thế đáng kể so với các đối thủ cạnh tranh, vì chúng có thể tiếp cận các nguồn năng lượng mà các vi sinh vật khác không thể đạt được.
Lưu ý: Hô hấp tế bào là quá trình mà tế bào phân hủy chất dinh dưỡng để tạo ra năng lượng.
Ứng dụng môi trường cho thấy tiềm năng tác động đến khí hậu
Ứng dụng tiềm năng thú vị nhất nằm ở nông nghiệp lúa gạo, hiện chiếm khoảng 11% lượng khí thải methane do con người gây ra trên toàn cầu. Việc thêm vi khuẩn cáp vào ruộng lúa có thể giảm đáng kể lượng khí thải này, cung cấp giải pháp sinh học cho một vấn đề khí hậu lớn. Mặc dù methane phân hủy trong khí quyển theo thang thời gian hàng thập kỷ không giống như tác động tích lũy của CO2, nhưng tác động của nó vẫn đủ nghiêm trọng đến mức một số quốc gia đang xem xét các biện pháp quyết liệt như tiêu hủy gia súc để đạt được mục tiêu khí hậu.
Tác động khí metan từ nông nghiệp lúa gạo
- Canh tác lúa chiếm khoảng 11% lượng khí metan phát thải do con người gây ra
- Vi khuẩn cáp có thể giúp giảm thiểu lượng khí thải này khi được bổ sung vào ruộng lúa
- Khí metan phân hủy thành CO2 trong khí quyển trong khoảng thời gian hàng thập kỷ
Thách thức kỹ thuật hạn chế ứng dụng phát điện
Mặc dù có tính chất điện, vi khuẩn cáp phải đối mặt với những trở ngại đáng kể đối với việc phát điện thực tế. Các tế bào nhiên liệu vi sinh vật sử dụng những sinh vật này phải cạnh tranh với các công nghệ đã được thiết lập tốt như pin lithium. Vật liệu sống đặt ra những thách thức về tính nhất quán, vì chúng có thể chết hoặc hoạt động khác nhau mỗi lần được triển khai, tạo ra các vấn đề biến đổi giữa các thiết bị tương tự như những gì thấy trong các cảm biến organoid thần kinh.
Nghiên cứu tiếp tục tại Đại học Aarhus , nơi các nhà khoa học làm việc trong các phòng thí nghiệm đầy những thùng bùn và đầu dò điện, cố gắng tạo ra điện từ những vi sinh vật đáng chú ý này. Mặc dù giấc mơ về pin sinh học vẫn còn nhiều thách thức, các ứng dụng môi trường của vi khuẩn cáp mang lại những lợi ích tức thì và có khả năng biến đổi hơn để giải quyết biến đổi khí hậu.
Tham khảo: Cable Bacteria are Living Batteries