VINACHEM

Sinh sống trong hồ Oneida, New York (Mỹ) gần 30 năm, vi khuẩn Shewanella oneidensis không chỉ hữu ích trong việc làm sạch nước nhiễm thủy ngân, chì và sắt, mà còn có thể sinh ra điện.

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học California, Santa Barbara (Mỹ), đã biến đổi vi khuẩn này về mặt hóa học nhằm làm tăng khả năng sản xuất năng lượng của nó, giúp các nhà máy xử lý nước thải có thêm phương pháp xử lý khác.

Vi khuẩn Shewanella oneidensis có các protein bên trong màng tế bào của nó, lớp màng này dẫn điện và rất cần thiết cho sự hô hấp của tế bào. Để khai thác khả năng sản xuất năng lượng của các tế bào trong vi khuẩn như một phần của quá trình trao đổi chất, nhóm nghiên cứu đã phát triển một phân tử tổng hợp có tên là DFSO+, đây là phân tử biến đổi những lớp màng tế bào của vi khuẩn, nhưng nó có chứa nguyên tử sắt nên vẫn có thể dẫn điện.

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra phân tử DSFO+ có chứa sắt với cấu trúc tương tự như các protein quan trọng trong 2 dòng vi khuẩn Shewanella đột biến. Họ tìm cách xác định xem liệu việc kết hợp DSFO+ có giúp dịch chuyển điện tử theo cách thức tương tự như chức năng của protein hay không.

Khi kiểm tra hiệu quả của DSFO+ trên vi khuẩn, các nhà khoa học phát hiện ra rằng họ không chỉ cải thiện khả năng sản xuất điện của vi khuẩn, mà còn có thể sử dụng phân tử đó để thay thế chức năng của các protein có mặt tự nhiên trong vi khuẩn đột biến. Việc đó thể dẫn đến khả năng làm thay đổi tập tính của các hệ vi sinh vật để trong tương lai các vi sinh vật như vậy có thể được sử dụng cho mục đích xử lý nước thải nhờ khả năng tạo ra điện của chúng.

Bằng cách thử nghiệm 2 chủng vi khuẩn Shewanella đột biến, nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra rằng DSFO+ không chỉ thay thế các protein dẫn điện tự nhiên, mà nó còn hoạt động hiệu quả hơn các protein, làm tăng lượng điện năng mà vi khuẩn tạo ra.

Một tác giả thuộc nhóm nghiên cứu trên cho biết, phân tử thay thế mà họ đã xây dựng sẽ làm thay đổi màng tế bào để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình hô hấp bằng cách phân phối điện tử đến bề mặt màng tế bào. Đây là một phương pháp tạo ra năng lượng giúp chúng ta có cơ hội nghiên cứu hành vi của các loại vi khuẩn theo cách chưa hề có trước đây.

Tóm lại, các vi khuẩn Shewanella oneidensis vừa giúp loại bỏ các chất gây ô nhiễm trong nước thải, vừa giúp sản sinh ra điện đủ để bù đắp cho việc tiêu hao năng lượng trong quá trình này.

Phạm Huệ

Theo Speciality Chemicals, 03/2017