แบคทีเรียเคเบิลอาจปฏิวัติการทำนาข้าวและต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

นักวิทยาศาสตร์ที่ Aarhus University ในประเทศ Denmark กำลังศึกษาจุลินทรีย์ที่น่าทึ่งที่เรียกว่าแบคทีเรียเคเบิล ซึ่งอาจเปลี่ยนแปลงวิธีการเข้าหาปัญหาทั้งด้านการเกษตรและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ สิ่งมีชีวิตเล็กๆ เหล่านี้ดูเหมือนเส้นใยคล้ายเส้นผมภายใต้กล้องจุลทรรศน์ และมีความสามารถพิเศษในการนำไฟฟ้าผ่านร่างกายของพวกมัน จึงได้รับฉายาว่าแบตเตอรี่มีชีวิต

คุณสมบัติสำคัญของแบคทีเรียสายเคเบิล

• รูปลักษณ์: เส้นใยบาง ๆ โปร่งใสคล้ายเส้นผม
• ความสามารถพิเศษ: นำไฟฟ้าผ่านร่างกายได้
• หน้าที่: เซลล์ด้านล่างทำหน้าที่หายใจระดับเซลล์ ถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังเซลล์ด้านบน
• ข้อได้เปรียบ: สามารถเข้าถึงแหล่งพลังงานที่จุลินทรีย์คู่แข่งเข้าไม่ถึง

ชื่อที่เข้าใจผิดสร้างความสับสนในตอนแรก

คำว่าแบคทีเรียเคเบิลทำให้เกิดความสับสนอย่างแพร่หลายในหมู่ผู้อ่านและนักวิจัย หลายคนคิดในตอนแรกว่าสิ่งมีชีวิตเหล่านี้กินสายไฟฟ้าหรือรวมตัวกันรอบสายไฟใต้น้ำ อย่างไรก็ตาม แบคทีเรียเหล่านี้ได้ชื่อมาจากโครงสร้างที่คล้ายสายเคเบิลและคุณสมบัติการนำไฟฟ้า ไม่ใช่จากความสัมพันธ์ใดๆ กับสายเคเบิลหรือระบบสายไฟที่มนุษย์สร้างขึ้น

คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ปฏิวัติช่วยให้มีกลยุทธ์การอยู่รอดที่เป็นเอกลักษณ์

แบคทีเรียเคเบิลมีความสามารถพิเศษในการถ่ายโอนอิเล็กตรอนตามความยาวของตัวมัน ทำให้ส่วนต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตสามารถทำหน้าที่ต่างๆ ได้ เซลล์ด้านล่างในห่วงโซ่แบคทีเรียเหล่านี้สามารถทำการหายใจของเซลล์โดยการถ่ายโอนอิเล็กตรอนขึ้นไปยังเซลล์ด้านบน การนำไฟฟ้านี้ทำให้พวกมันมีข้อได้เปรียบเหนือคู่แข่ง เนื่องจากสามารถเข้าถึงแหล่งพลังงานที่จุลินทรีย์อื่นไม่สามารถเข้าถึงได้

หมายเหตุ: การหายใจของเซลล์คือกระบวนการที่เซลล์สลายสารอาหารเพื่อผลิตพลังงาน

การประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวดล้อมแสดงให้เห็นศักยภาพในการส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศ

การประยุกต์ใช้ที่น่าตื่นเต้นที่สุดอยู่ในการเกษตรข้าว ซึ่งปัจจุบันคิดเป็นประมาณ 11% ของการปล่อยก๊าซมีเทนที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์ทั่วโลก การเพิ่มแบคทีเรียเคเบิลลงในนาข้าวอาจลดการปล่อยก๊าซเหล่านี้ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยเสนอวิธีแก้ปัญหาทางชีวภาพสำหรับปัญหาสภาพภูมิอากาศที่สำคัญ แม้ว่าก๊าซมีเทนจะสลายตัวในชั้นบรรยากาศในช่วงเวลาหลายสิบปีซึ่งแตกต่างจากผลกระทบสะสมของ CO2 แต่ผลกระทบของมันยังคงร้ายแรงพอที่บางประเทศกำลังพิจารณามาตรการรุนแรง เช่น การฆ่าปศุสัตว์เพื่อให้บรรลุเป้าหมายด้านสภาพภูมิอากาศ

ผลกระทบของมีเทนจากการเกษตรข้าว

• การทำนาข้าวคิดเป็นประมาณ 11% ของการปล่อยมีเทนที่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์
• แบคทีเรียสายเคเบิลอาจช่วยลดการปล่อยมีเทนเหล่านี้ได้เมื่อนำไปใช้ในนาข้าว
• มีเทนจะย่อยสลายเป็น CO2 ในชั้นบรรยากาศภายในระยะเวลาหลายทศวรรษ

ความท้าทายทางเทคนิคจำกัดการประยุกต์ใช้ในการผลิตพลังงาน

แม้จะมีคุณสมบัติทางไฟฟ้า แต่แบคทีเรียเคเบิลยังเผชิญกับอุปสรรคสำคัญสำหรับการผลิตพลังงานในทางปฏิบัติ เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ที่ใช้สิ่งมีชีวิตเหล่านี้ต้องแข่งขันกับเทคโนโลยีที่มีชื่อเสียงแล้ว เช่น แบตเตอรี่ลิเธียม วัสดุมีชีวิตนำเสนอความท้าทายด้านความสม่ำเสมอ เนื่องจากพวกมันอาจตายหรือมีพฤติกรรมแตกต่างกันในแต่ละครั้งที่นำไปใช้ สร้างปัญหาความแปรปรวนระหว่างอุปกรณ์คล้ายกับที่เห็นในเซ็นเซอร์ออร์แกนอยด์ประสาท

การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปที่ Aarhus University ที่ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ทำงานในห้องปฏิบัติการที่เต็มไปด้วยถังที่เต็มไปด้วยโคลนและเครื่องมือวัดไฟฟ้า พยายามดึงไฟฟ้าออกมาจากจุลินทรีย์ที่น่าทึ่งเหล่านี้ แม้ว่าความฝันของแบตเตอรี่ชีวภาพจะยังคงเป็นความท้าทาย แต่การประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวดล้อมของแบคทีเรียเคเบิลเสนอประโยชน์ที่เร่งด่วนและอาจเปลี่ยนแปลงได้มากกว่าสำหรับการจัดการกับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ

อ้างอิง: Cable Bacteria are Living Batteries