Các nghiên cứu mới từ Đại học Rice, Mỹ vừa hé lộ sự xuất hiện của một loại vi khuẩn chưa từng thấy, có khả năng sản sinh điện mà không cần đến oxy để tồn tại. Phát hiện này không chỉ đánh dấu bước tiến quan trọng trong lĩnh vực công nghệ sinh học mà còn hứa hẹn những ứng dụng tiềm năng trong năng lượng sạch và thậm chí trong các chuyến du hành vũ trụ trong tương lai.
Một nhóm nghiên cứu do giáo sư Caroline Ajo-Franklin dẫn dắt đang khám phá khả năng sống sót của một số vi khuẩn trong những môi trường khắc nghiệt như đáy đại dương và bên trong cơ thể con người. Với vai trò là giám đốc Viện Sinh học Tổng hợp Rice, Ajo-Franklin nhấn mạnh rằng nghiên cứu này không chỉ giải mã những bí ẩn khoa học lâu dài mà còn mở ra một chiến lược sinh tồn mới, có khả năng lan tỏa trong tự nhiên.
Những vi khuẩn độc đáo này tồn tại mà không cần oxy để tạo năng lượng. Thay vào đó, chúng phát huy vai trò của naphthoquinone, một phân tử đặc biệt có khả năng vận chuyển electron từ bên trong ra ngoài. Quá trình hô hấp ngoại bào này không khác gì việc pin xả điện. Nhờ khả năng này, vi khuẩn có thể tồn tại và gửi electron tới các bề mặt gần kề, bao gồm kim loại và các vật liệu dẫn điện, góp phần tạo nên một cuộc sống độc đáo trong môi trường không khí thiếu oxy.
Biki Bapi Kundu, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Rice và tác giả chính của một nghiên cứu đột phá, đã chia sẻ rằng cơ chế hô hấp mới được giới thiệu mang lại một phương pháp đơn giản và hiệu quả để thực hiện nhiệm vụ nghiên cứu. Để đạt được kết quả này, nhóm nghiên cứu đã phối hợp cùng các nhà khoa học từ Phòng thí nghiệm Palsson, thuộc Đại học California, San Diego. Họ đã tiến hành mô phỏng sự phát triển của vi khuẩn trong môi trường không có oxy nhưng vẫn có vật liệu dẫn điện. Điều đáng ngạc nhiên là vi khuẩn vẫn có khả năng phát triển và tạo ra điện, mở ra tiềm năng mới cho các ứng dụng trong lĩnh vực năng lượng sinh học.
Một phát hiện thú vị đã mở ra nhiều triển vọng ứng dụng trong các lĩnh vực đa dạng. Từ hệ thống xử lý nước thải đến cải tiến công cụ chẩn đoán y tế và giám sát ô nhiễm, vi khuẩn mới này có thể mang lại giải pháp hiệu quả. Đặc biệt, trong các sứ mệnh không gian với nguồn oxy hạn chế, vi khuẩn này có khả năng cung cấp năng lượng cho các hệ thống hoặc cảm biến, hứa hẹn đóng góp lớn vào các nghiên cứu và khám phá trong tương lai.
Ajo-Franklin khẳng định rằng: “Dự án của chúng tôi tạo điều kiện cho việc khai thác carbon dioxide thông qua nguồn điện tái tạo. Điều này mở ra những cơ hội cho các công nghệ thông minh và bền vững trong tương lai.” Bên cạnh đó, vi khuẩn còn có khả năng cân bằng dòng electron trong các quy trình công nghiệp, giúp ngăn chặn tình trạng mất cân bằng electron gây ra sự cố cho thiết bị.
Nghiên cứu mới đây đã mở ra những hiểu biết sâu sắc về cơ chế hoạt động của vi khuẩn, đồng thời cho thấy rằng hình thức hô hấp này có thể phổ biến hơn chúng ta từng nghĩ. Theo Kundu, phát hiện này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong việc tìm hiểu khả năng tồn tại và phát triển của vi khuẩn mà không cần đến oxy.
Những phát hiện mới từ nhóm nghiên cứu tại Đại học Rice có khả năng làm thay đổi cách nhìn nhận về năng lượng, vi khuẩn và sự sống ở các môi trường khắc nghiệt. Vi khuẩn sản xuất điện, được phát hiện bởi nhóm nghiên cứu này, có tiềm năng cung cấp năng lượng cho thiết bị nhỏ, làm sạch nguồn nước cùng với việc nâng cao chất lượng cuộc sống. Ajo-Franklin nhấn mạnh rằng điều này mở ra cơ hội phát triển công nghệ thông minh và bền vững, tập trung vào yếu tố sinh học.
