மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்கள்

Bacteria that produce electricity

13. 5. 2020

மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்கள்
÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷÷

பாக்டீரியாக்கள் என்றாலே அவற்றால் தீமைகள் தான் அதிகம் என்று நம் எல்லோருக்கும் தெரியும். கண்ணுக்கு தெரியாத அந்த நுண்ணுயிரிகள் காலம் காலமாக மனிதர்களுக்கு பல நோய்களை ஏற்படுத்திக் கொண்டே தான் இருக்கின்றன. நோய்களை தடுக்கத்தான் நாமும் பல சோப்புகள், கிருமிநாசினிகள் என செயற்கை ரசாயனப் பொருட்களை பயன்படுத்துகிறோம். அதே சமயம் ப்ரோபயாட்டிக் (Probiotics) என அழைக்கப்படும் மனிதர்களுக்கு நன்மை செய்யும் பாக்டீரியாக்களும் இருக்கத்தான் செய்கின்றன.

ஆக்சிஜன் மிகவும் குறைவாக உள்ள சுற்றுச்சூழல்களில் தாக்குப்பிடித்து வாழ பாக்டீரியாக்கள் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றன!!

காரணங்கள்

சூழ்நிலைக்கு ஏற்ப பல வகை பாக்டீரியாக்களால் (Eg- Listeria monocytogenes) மின்சாரத்தைக் கூட உற்பத்தி செய்ய முடியும் என கண்டுபிடித்துள்ளார்கள் விஞ்ஞானிகள். இந்த நம்ப முடியாத அதிசயத்தை சுரங்கங்களின் ஆழத்திலும், ஏரிகளின் கீழேயும், ஏன் நம் உடம்பில் குடலில் உள்ள பாக்டீரியாக்கள் கூட செய்கின்றன. சில வகை பாக்டீரியாக்கள் அவற்றின் வளர்சிதை மாற்றத்தின் போது உருவாகும் எலக்ட்ரான்களை வெளியேற்றுவதால் மின்சாரம் உற்பத்தியாகிறது. அதாவது ஆக்சிஜன் மிகவும் குறைவாக உள்ள சுற்றுச்சூழல்களில் அவற்றின் செல்லில் உள்ள ஆக்சிஜனுக்கே எலக்ட்ரான்களை பரிமாற்றம் செய்வதால் மின்சாரம் உற்பத்தியாகிறது. ஆக்சிஜன் மிகவும் குறைவாக உள்ள இடங்களில் தாக்குப்பிடித்து வாழத்தான் பாக்டீரியாக்கள் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றன என்பது முன்பே கண்டுபிடிக்கப்பட்டுவிட்டது. அதே போல மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் பல வகையான பாக்டீரியாக்கள் இருக்கின்றன என்றாலும் சில பாக்டீரியாக்கள் மற்ற பாக்டீரியாக்களை விட சிறப்பாக மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யக்கூடியவை என்றும் கண்டறியப்பட்டுள்ளது.

சிக்கல்கள்

இவற்றில் என்ன பிரச்சனை என்றால் அதிக அளவு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யக்கூடிய பாக்டீரியாக்களை ஆய்வுக்கூடங்களில் வைத்து வளர்ப்பது கடினமானது. அதே சமயம் அதிக செலவானது. பாக்டீரியாக்கள் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் என ஏற்கனவே கண்டுபிடித்திருந்தாலும் இது போன்ற காரணங்களால் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் திறன் கொண்ட பாக்டீரியாக்களைப் பயன்படுத்தும் புதிய தொழில்நுட்பங்களை இதுவரை உருவாக்க முடியாமல் கடினமாக இருந்து வந்தது.
இந்த பாக்டீரியாக்கள் அவற்றின் செல்லுக்கு உள்ளேயே எலக்ட்ரான்களை உருவாக்கி அவற்றை அதன் செல் சவ்வுகளில் உள்ள நுண்ணிய சேனல்கள் வழியே வெளியேற்றி மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கின்றன. இந்த முறை Extracellular electron transfer (EET) என அழைக்கப்படுகிறது. பொதுவாக இப்படி மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களைக் கண்டுபிடிக்க EET நிகழ்வுக்கு காரணமான EET புரதங்களின் செயல்பாடுகளை அளவெடுப்பார்கள். ஆனால் இந்த முறை மிகவும் கடினம் மற்றும் அதற்கு ஆகும் நேரமும் மிக மிக அதிகம். இதனால் பாக்டீரியாவின் செல் அழியவும் வாய்ப்புள்ளது.

இப்போது அமெரிக்காவில் உள்ள MIT (Massachusetts Institute of Technology) சேர்ந்த பொறியாளர்கள் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யு பாக்டீரியாக்களை அடையாளம் காணவும் அவற்றை பிற பாக்டீரியாக்களிடமிருந்து வெற்றிகரமாக பிரித்தெடுக்கவும் புது தொழில்நுட்பத்தை கண்டறிந்துள்ளனர்.

சில சமயம் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இரண்டு பாக்டீரியாக்களை அவற்றின் மின் பண்புகளின் அடிப்படையில் வேறுபடுத்த Dielectrophoresis என்னும் முறையை செயல்படுத்துவார்கள். இதன் மூலம் கூட இரண்டு வெவ்வேறு உயிரினங்களின் செல்களை வேறுபடுத்த முடியும்.

பாக்டீரியாக்களை கையாளத் தேவைப்படும் மின்னழுத்தங்களை அளவிடுவதன் மூலமும் பாக்டீரியாக்களின் செல் அளவை பதிவு செய்வதன் மூலமும் பாக்டீரியாக்களின் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் பண்பை துல்லியமாக கணக்கிட முடியும்!!

ஆனால் MIT ஆய்வாளர்களின் தற்போதைய புதிய ஆய்வில், பாக்டீரியாக்களை அவற்றின் மின் உற்பத்தி திறனின் அடிப்படையில் பிரித்தெடுக்க முடியும் என்று நிரூபித்துள்ளனர். இந்த முறை பாதுகாப்பானது மட்டுமல்ல மற்றும் துல்லியமானதாகவும் உள்ளது.

தொழில்நுட்பம்

இந்த முறையில் ஆராய்ச்சியாளர்கள் கடந்த 10 ஆண்டுகளாக நுண்ணுயிர் சில்லுகளை (microfluidic chips) உருவாக்கி அவற்றுள் மணல் கடிகார வடிவமுடைய நுண்ணுய சேனல்களாக பொறித்தனர். இந்த சேனல்களின் வழியே சோதனைக்கு உட்படுத்தப்படும் பாக்டீரியாக்களை செலுத்தி 0 முதல் 80 வோல்ட்கள் வரை மின்னழுத்தத்தை சீராக செலுத்திய போது பாக்டீரியாகளின் செல்கள் உந்தப்பட்டு சேனல்கள் வழியே அதிக மின் புலம் உள்ள பகுதியை அடைந்ததை கவனித்துள்ளனர். அதாவது சில பாக்டீரியாக்கள் அதிக மின் புலம் உள்ள பகுதிக்கும் மற்றவை குறைந்த மின் புலம் உள்ள பகுதிகளுக்கும் சென்றுள்ளன. இதன் மூலம் பாக்டீரியாக்களின் போலரைசபிளிட்டி (Polarizability) என்ற பண்பை எளிதாக அறிய முடிகிறது என்கிறது இந்த குழு.
உடனடியாக dipole-ளை அமைக்க கூடிய திறன் தான் போலரைசபிளிட்டி எனப்படுகிறது. பாக்டீரியாக்களை கையாள தேவைப்படும் மின்னழுத்தங்களை அளவிடுவதன் மூலமும் பாக்டீரியாக்களின் செல் அளவை பதிவு செய்வதன் மூலமும் பாக்டீரியாக்களின் மின்சாரம் உற்பத்தி செய்யும் பண்பை துல்லியமாக கணக்கிட முடிந்துள்ளது. அதாவது இதன் மூலம் சோதனைக்கு உட்படுத்தப்பட்ட பாக்டீரியா மூலம் அவ்வளவு எளிதாக மின்சாரம் பெற முடியும் என மிக எளிதாக கண்டறிய முடிகிறது.

அதே போல இந்த குழுவால் பல்வேறு வகையான, நெருக்கமான தொடர்புடைய செல்களைப் பிரிக்கவும் அளவிடவும் கூட முடிந்துள்ளது. கூடிய விரைவில் மிகச்சிறந்த மின்சார உற்பத்தி திறன்கொண்ட பாக்டீரியாக்கள் என்று தற்போது வரை கருதப்பட்டு வரும் பாக்டீரியாக்களின் போலரைசபிளிட்டியையும் இந்த குழு கணக்கிட இருக்கிறது.
ஒருவேளை குறிப்பிட்ட அந்த பாக்டீரியாக்களுக்கு அதிக போலரைசபிளிட்டி இருக்கிறது என்று உறுதி செய்யப்பட்டு விட்டால், மின் உற்பத்தி செய்யும் பாக்டீரியாக்களை கொண்டு அதிக அளவு மின்சாரம் உற்பத்தி செய்து மனிதர்களின் மின்சார தேவையை நிச்சய பூர்த்தி செய்ய முடியும் என்கின்றனர் விஞ்ஞானிகள்.
கோடை காலம் வேற ஆரம்பித்து விட்டது.

இந்த முறையில் விஞ்ஞானிகள் அதிக அளவு மின்சாரத்தை தயாரிக்க வழி கண்டு பிடித்து விட்டால் நிச்சயம் அது மனிதனுக்கும் இயற்கைக்கும் உதவிகரமாக இருக்கும்.