A Mycobacterium smegmatis igencsak ellenálló élőlény – egy olyan baktériumról beszélünk ugyanis, amely jelen van a talajban a világon mindenhol, vagyis a legzordabb körülményeket is túléli, legyen szó az Antarktiszról, vulkáni kráterekről vagy az óceán mélyéről. Az M. smegmatis mindezt egy „szuperképességnek” köszönheti: képes már a levegőben található igen csekély mennyiségű hidrogént is energiává konvertálni.

Habár az M. smegmatis rokona a tuberkulózist okozó baktériumnak, ez egy teljesen ártalmatlan vagyis nem kórokozó élőlény, azonban a betegséget kiváltó rokonához való hasonlatossága okán igen sokan tanulmányozzák és tanulmányozták eddig is. Egy új kutatás azonban most magára az M. smegmatis-ra volt kíváncsi, egész pontosan arra, hogy miként alakítja a hidrogént elektromos feszültséggé – számol be a kutatásról a Live Science.

Mint kiderült, az említett „szuperképességet” a baktérium egy enzime okozza, amit a kutatók Huc-nak neveztek el. Az M. smegmatis kémia vizsgálata érdekében a tudósok először kromatográfiával izolálták a folyamatért felelős Huc enzimet – ez a laboratóriumi technika lehetővé teszi a tudósok számára egy keverék összetevőinek a szétválasztását. Ezután krio-elektronmikroszkóppal (ennek kifejlesztése 2017-ben kémiai Nobelt ért) vizsgálták az enzim atomszerkezetét. Azáltal, hogy elektronokat sugároztak a Huc M. smegmatisból gyűjtött fagyasztott mintájára, a kutatók feltérképezték az enzim atomi szerkezetét és azokat az elektromos útvonalakat, amelyeken keresztül áramlást hoznak létre az elektronok.

A csapat így fedezte fel, hogy a Huc központjában egy aktív helynek nevezett szerkezet található, amely töltött nikkel- és vasionokat tartalmaz. Amint a hidrogénmolekulák (két protonból és két elektronból állnak) belépnek erre az aktív helyre, beszorulnak a nikkel- és vasionok közé, és elvesztik az elektronjaikat. Az enzim ezután ezeket az elektronokat áramlás formájában továbbítja – így generál tehát áramot.

Ha pedig rögzítjük a Huc-ot egy elektródán, az elektronok az enzim felületéről beléphetnek egy elektromos áramkörbe, vagyis áramot generálhatnak. További kísérletek kimutatták azt is, hogy az izolált Huc enzim hosszabb ideig tárolható; túléli a fagyasztást vagy a 80 Celsius-fokra történő felmelegítést is; és hogy a kilélegzett levegőben található koncentráció 0,00005%-a is képes elegendő hidrogént biztosítani a számára. A kutatók szerint ezek a tulajdonságok, a baktérium elterjedtsége, valamint a könnyű és gyors szaporodása okán a Huc enzim ideális jelölt a szerves akkumulátorok energiaforrásaként.

Mint azt a kutatók elmondták:

„Ha a Huc-ot nagyobb koncentrációban látjuk el hidrogénnel, akkor több elektromos áramot termel. Ez azt jelenti, hogy üzemanyagcellákban használhatjuk akár bonyolultabb eszközök, például okosórák vagy okostelefonok, hordozható, összetett számítógépek és esetleg autók táplálására is.”

(A képen az M. smegmatis rokona, a tuberkulózist okozó Mycobacterium tuberculosis Bacteria látható, forrás: Flickr/NIAID)