Wissenschaftler melden Durchbruch bei Bio-Batterien

Die University of East Anglia hat die Rolle von Proteinen erforscht, wenn Bakterien Metalle oder Mineralien berühren und dadurch Stromfluss auslösen. Die Erkenntnisse könnten auch anderen Forschungen zum Kohlenstoffkreislauf zugutekommen.

Wissenschaftler der University of East Anglia im englischen Norwich kündigen eine Entdeckung an, die zu effizienten, aber komplett biologischen Energiespeichern führen könnte. Für ihre „Bio-Batterien“ nutzen sie die Erkenntnis, dass Proteine auf Bakterien Stromfluss auslösen können, wenn sie eine metallische Oberfläche berühren. Dies schildern sie in einem Beitrag für die Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Die Bakterien können – auf der Oberfläche eines Metalls oder Minerals liegend – elektrische Ladung über ihre Zellmembran übertragen. Das bedeutet den Wissenschaftlern zufolge, dass sie sich mit Elektroden zu „mikrobischen Brennstoffzellen“ kombinieren lassen – was nur ein anderer Name für Bio-Batterien ist.

Shewanella oneidensis (Bild: Wikipedia/CC http://en.wikipedia.org/wiki/File:Shewanella_oneidensis.png)Shewanella oneidensis
(Bild: Wikipedia/CC)

„Dass Bakterien Elektrizität auf Metall und Mineralien übertragen können, wussten wir schon, und auch, dass dies von bestimmten Proteinen auf der Oberfläche der Bakterien abhängig ist“, erklärt Forschungsleiter Tom Clarke. „Es war aber nicht klar, ob diese Proteine dies direkt tun oder indirekt über eine Mediatorsubstanz. Unsere Forschung zeigt, dass die Proteine direkt die Mineraloberfläche ‚berühren‘ und so Stromfluss verursachen können.“

Für die Forschung kamen Meeresbakterien des Typs Shewanella oneidensis zum Einsatz, die die Biologen synthetisch erzeugten. Die benötigten Proteine fassten sie in kleine Kapseln aus Lipidmembran ein, die denen einer bakteriellen Membran ähnlich waren. Dann testeten sie, wie effizient der Elektronenfluss war.

Die Entdeckung ist nicht nur für Bio-Batterien nützlich, sondern könnte etwa dabei helfen, die Interaktion von Kohlenstoff mit der Atmosphäre und anderen Substanzen zu verstehen. Dies sagt der Biochemiker Liang Shi vom Pacific Northwest National Laboratory, das ebenfalls zu der Forschung beigetragen hat. „Wenn organische Materie an der Reduktion von Eisen beteiligt ist, setzt sie Kohlenstoffdioxid und Wasser frei. Und wenn Eisen als Energiequelle dient, können Bakterien Kohlenstoffdioxid in Nahrung einarbeiten. Wenn wir den Elektronentransfer verstehen, finden wir auch heraus, wie Bakterien den Kohlenstoffkreislauf kontrollieren.“

[mit Material von Tom Brewster, TechWeekEurope.co.uk]

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