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腸内細菌に電流を生成する能力 [人間]

この研究は消化器系のメカニズムの解明、
微生物燃料電池やバイオセンサーなどにも応用できると期待されている。

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2018年9月26日
「腸内細菌には電流を生成する能力がある」との研究結果

ヒトの消化管に常在する乳酸菌の一種で調べた

細菌が細胞外の物質に電子を伝達して呼吸する「細胞外電子伝達(EET)」において、
細菌が組織外で電流を生成しうることはこれまでにも知られている。

そこで、研究プロジェクトでは、ヒトや動物の消化管に常在し、尿路感染症や髄膜炎など
の起炎菌でもある乳酸菌「エンテロコッカス・フェカリス」を対象に、細胞外電子伝達
(EET)について詳しく調べた。

研究プロジェクトが特に注目したのは、細菌から組織外の電極へ電子を移動させるうえで、
どのようなものが必要なのかという点だ。

実験結果では、グラファイト電極に直接固定化された細菌が、代謝プロセスにおいてブ
ドウ糖に応答し、微小ながら検出可能な電流を示した。電子は細胞内の糖を分解する際に
放出され、電極への移動には、細胞膜内のキノン分子と呼ばれる有機化合物からの助けを
受けていることもわかった。


微生物燃料電池やバイオセンサーの研究開発へ

また、一連の研究結果は、自然界の細菌が互いに不足するものを補い合うことも示してい
る。2種類以上の異なる細菌が互いの代謝能力を絡み合わせ、他方もしくは両方の成長に
役立てるというわけだ。

また、このように相補的な栄養成分を補い合って生活する「栄養共生」に細菌間の電子移
動が関連している可能性もあることも明らかとなった。

研究論文の筆頭著者であるルンド大学のラース・ヘダーステッド教授は、
「栄養共生は、細胞自身が持っていない代謝能力をもたらす。
たとえば、個々には分解できない化合物が、異なる細菌が一緒になることで効果的に分解
できるようになる」と述べている。

これらの研究成果は、ヒトの消化器系のメカニズムの解明に役立つだけでなく、
微生物燃料電池やバイオセンサーなどの研究開発にも応用できると期待が寄せられている。

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