I Batteri illuminano il Presepe con la bioelettrogenesi

Prima evidenze di Bioelettrogenesi

Le prime evidenze di bioelettrogenesi microbica (microrganismi produttori di elettricità), furono identificati nel lievito di birra (Saccharomyces cerevisiae) e, nell’organismo umano, in un microambiente povero di ossigeno ma ricco di nutrienti come l’intestino, in molti batteri della flora microbica (microbiota) che sfruttano molecole di flavina (un derivato della vitamina B2) per spostare elettroni all’esterno della cellula.

Alcuni batteri produttori di elettricità

Tra questi batteri si ricordano sia quelli patogeni, come:

  • Clostridium perfringens, agente eziologico della “gangrena gassosa”, tristemente noto tra i soldati della Prima Guerra Mondiale e la cui tossina è responsabile di una tossinfezione alimentare;
  • Enterococcus faecalis, coinvolto in numerose infezioni nosocomiali e resistente a molti tipi di antibiotici;
  • Listeria monocytogenes, contaminante di diversi alimenti e agente eziologico della listeriosi.

sia quelli non patogeni, come diverse specie di lattobacilli, residenti nella vagina e nel distretto intestinale.

Condizioni diverse per la produzione di elettricità biologica

La definizione di generare elettricità in alcuni organismi, in seguito a reazioni chimiche date dal proprio metabolismo, prende il nome di Bioelettrogenesi e in particolare, tale capacità non è propria solo di organismi acquatici come l’anguilla elettrica o le torpedini, ma anche se meno conosciuta, è ascrivibile anche a molti microrganismi.

In particolare, sono stati trovati in condizioni anaerobiche nei suoli e nei sedimenti acquatici alcune specie di Geobacter, un genere di proteobatteri il cui biofilm ad alta conduttività è in grado di generare elettricità da rifiuti organici nonché essere utilizzato per alimentare delle vere e proprie pile naturali, “celle a combustibile” microbiche (MFC) atte a raccogliere corrente per rifornire un elettrodo.

Schematizzazione di una cella a combustibile microbica (MFC)
Figura 1 – Schematizzazione di una cella a combustibile microbica (MFC)

D’altra parte, la scoperta di veri e propri batteri “elettricisti” che vivono in ambienti poveri di ossigeno, la cui sopravvivenza consiste nel trasferimento extracellulare di elettroni (Eet) dai loro microfilamenti proteici (i cosiddetti pili della membrana cellulare) ai minerali dell’ambiente esterno del sottosuolo (come ferro o manganese ect.) è propria dei già accennati Geobatteri solforiducenti e anche di alcuni ceppi di Shewenella.

Questi ultimi, sono in grado, in condizioni di anaerobiosi, di utilizzare un particolare tipo di respirazione che coinvolge una varietà di accettori di elettroni alternativi all’ossigeno, come il tiosolfato, il solfito, lo zolfo elementare.

Dunque, in termini di biorisanamento nel caso di inquinamento ambientale dai più recenti batteri mangia plastica a quelli antiruggine, potrebbe essere presa in considerazione anche la possibilità di ottenere dei risultati sorprendenti da questi microrganismi nel campo delle future biotecnologie.

Il presepe di Ossana

L’esempio più calzante sta nella realizzazione del presepe esposto a Ossana, in provincia di Trento, che all’occhio meno esperto potrebbe sembrare un presepe tradizionale.

Ma quello realizzato da tre studenti universitari, due dei quali provenienti dal Dipartimento Biologia Cellulare, Computazionale e Integrata, CIBIO dell’Università di Trento, è un presepe unico al mondo perché, nonostante si illumini come tradizione vuole, è totalmente a zero emissioni: per creare gli effetti di luce, infatti, i tre studenti hanno pensato di sfruttare il metabolismo dei batteri, con un risultato sorprendente.

Tutte le statuette del bue e dell’asinello, così come quelle di Giuseppe, Maria e del piccolo Gesù, sono illuminate da particolari luci che producono energia elettrica senza il consumo della corrente. Il tutto è possibile grazie ad una serie di reazioni biochimiche di alcuni batteri piuttosto comuni che vivono naturalmente in giardini e in campagna, e che permettono l’alimentazione di piccoli diodi led a bassa luminosità, con i quali viene illuminato uno dei 1600 presepi in mostra in occasione del Borgo dei Presepi di Ossana.

Si ringrazia il gruppo Microbiologia in pillole per la gentile concessione del contenuto.

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