Haben Sie jemals Ihr Mittagessen vergessen und waren nur noch von Steckdosen umgeben? Nun, in nicht allzu ferner Zukunft dürfte das kein Problem mehr sein. Dank der Elektrobiologie ebnen Wissenschaftler den Weg für eine Welt, in der Zellen ihre Energie direkt aus elektrischem Strom gewinnen könnten.
Machen Sie sich bereit für eine Reise in die Zukunft, in der Biologie auf Elektrizität trifft und Ihr Körper zum ultimativen wiederaufladbaren Gerät werden könnte. Nein, im Ernst: Bevor Sie den Artikel wegen seines provokanten Anfangs verwerfen, schauen Sie sich an, was sie studieren.
Wenn Biologie auf Elektrizität trifft: eine unerwartete Liebesgeschichte
Stellen Sie sich vor, Sie wären eine Zelle. Dein Leben dreht sich um zu ATP, Adenosintriphosphat, das grundlegende Molekül für zelluläre Reaktionen, die wichtigste Form der Energiespeicherung, die lebenden Organismen sofort zur Verfügung steht. Praktisch die Energiewährung der mikroskopisch kleinen Welt, mit der wir alles bezahlen, was wir tun.
Um es zu bekommen, war man bisher auf die Nahrung angewiesen: komplexe Stoffwechselprozesse, Zucker und viel Arbeit. Metaphorisch gesprochen haben Wissenschaftler heute den Zellen einen verlockenden Vorschlag gemacht: „Wie wäre es, wenn man sie direkt aus der Steckdose auffüllt?“
Kurz gesagt, das ist es, was die Elektrobiologie erreichen will. Und nein, es geht (noch) nicht darum, sich ein USB-Ladegerät ins Ohr zu stecken.
Der AAA-Zyklus: Nicht nur für Fernbedienungsbatterien
Im Zentrum dieser Forschung (dass ich dich hier verlinke) gibt es das, was Wissenschaftler mit einem Hauch von Nerd-Humor den AAA-Zyklus (ATP-Säure/Aldehyd) getauft haben. Dabei handelt es sich nicht um die Abkürzung für Alkalibatterien, sondern um ein ausgeklügeltes System aus 3-4 Enzymen, die außergewöhnliche Arbeit leisten: Strom direkt in ATP umwandeln.
Der Prozess erfolgt bei -0,6 V im Vergleich zu einer Standard-Wasserstoffelektrode (SHE) und ist mit biologischen Transkriptions-/Translationsprozessen wie der Synthese von RNA und Proteinen aus DNA kompatibel.
Auszug aus der Studie.
Mit anderen Worten: Diese Zellen lernen, die Sprache der Elektrizität zu sprechen und übersetzen sie in sie Biologie rein. Es ist, als würden wir einem Smartphone beibringen, Proteine statt Benachrichtigungen zu produzieren.
Elektrobiologie: keine Membranen, keine Probleme
Einer der interessantesten Aspekte dieses Systems ist, dass es nicht auf Zellmembranen angewiesen ist. Für diejenigen, die keine Biologen sind, ist das ein bisschen so, als würde man sagen, dass man zum Kochen nicht ein ganzes Haus braucht, sondern nur einen tragbaren Herd. Es macht alles viel einfacher, insbesondere wenn es um die synthetische In-vitro-Biologie geht.
Denken Sie an die Möglichkeiten: Labore, die Medikamente herstellen, die direkt über das Stromnetz betrieben werden, oder DNA-Computer, die mit Batterien betrieben werden. Es ist, als würden wir dem Leben selbst ein Firmware-Update verpassen (in der Hoffnung, dass es nicht abstürzt). wie die 8,5 Millionen Computer heutzutage).
Gib mir die Powerbank
Bevor Sie nun davon träumen, wie Ihr Smartphone aufzuladen, machen wir einen Schritt zurück. Wir sind noch weit davon entfernt, Menschen „anzuschließen“, aber die Auswirkungen der Elektrobiologie sind immer noch überwältigend.
Stellen Sie sich Biocomputer vor, die direkt über das Stromnetz mit Strom versorgt werden. Künstliche Organe, die keinen Blutfluss benötigen, um zu funktionieren. Mikroskopisch kleine Arzneimittelfabriken, die Medikamente nach Bedarf produzieren und mit einer einfachen Batterie betrieben werden.
Es ist ein großer konzeptioneller Sprung. Wir reden davon, Milliarden von Jahren der Evolution zu umgehen und dem Leben zu sagen: „Probieren Sie diese neue Energiequelle aus.“ Als ob wir wie ein Höhlenmensch in einem Tesla saßen. Was könnte schiefgehen?
Elektrobiologie, ein Vorgeschmack auf die Zukunft
Während Wissenschaftler weiterhin die Möglichkeiten der Elektrobiologie erforschen, werde ich von einer Zukunft träumen, in der der Ausdruck „Ich fühle mich erschöpft“ eine ganz neue Bedeutung bekommt.
In der Zwischenzeit bleibe ich jedoch beim guten alten traditionellen Mittagessen. Schließlich ist eine Pizza noch appetitlicher als ein Ladegerät. Zumindest in Neapel, verzeihen Sie das Klischee.
