“แบคทีเรียกินเหล็ก” มีอยู่จริง ตัวจิ๋วที่สร้างสนิมในน้ำ
ลองนึกภาพว่า มีสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กมาก ๆ ที่สามารถใช้เหล็กเป็นอาหารเพื่อสร้างพลังงาน
ฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ แต่ความจริงคือ มันมีอยู่จริงในธรรมชาติ
นักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า Iron Bacteria หรือ แบคทีเรียเหล็ก
และจุลินทรีย์เหล่านี้สามารถเปลี่ยนเหล็กในน้ำ
ให้กลายเป็น “สนิม” ได้จริง
แบคทีเรียกินเหล็กได้อย่างไร
Iron bacteria (แบคทีเรียเหล็ก) คือ กลุ่มจุลินทรีย์ที่สามารถใช้เหล็กเป็นแหล่งพลังงาน โดยแบคทีเรียเหล่านี้จะทำปฏิกิริยา ออกซิเดชันของเหล็กเฟอร์รัส (Fe²⁺) ให้กลายเป็น เหล็กเฟอร์ริก (Fe³⁺) ซึ่งทำให้เกิดตะกอนสีสนิม เช่น iron hydroxides ที่มองเห็นเป็นสีส้ม น้ำตาล หรือแดงในแหล่งน้ำธรรมชาติ
Iron Bacteria / Image credit : Bothell WA
กระบวนการนี้เป็นส่วนหนึ่งของ metabolism ของแบคทีเรีย โดยพลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาออกซิเดชันจะถูกนำไปใช้ในการดำรงชีวิตและการเจริญเติบโตของเซลล์
นักวิทยาศาสตร์พบแบคทีเรียเหล็กหลายชนิด
ตัวอย่างสกุลที่ถูกศึกษา ได้แก่
Gallionella
Leptothrix
Siderocapsa
Sphaerotilus
แบคทีเรียบางชนิดสามารถสะสมเหล็กหรือแมงกานีสไว้รอบเซลล์ ทำให้เกิดโครงสร้างคล้ายปลอก (sheath) ที่ทำจากเหล็กออกไซด์
กลไกสําคัญของแบคทีเรียเหล็ก
1. ดดซับ Fe2+ จากสิ่งแวดล้อม
2.เอนไซม์บนผิวเซลล์เร่งปฏิกิริยาออกซิเดชัน
3. เกิดผลิตภัณฑ์เป็น Fe(OH)- หรือเหล็กออกไซด์
4. พลังงานจากปฏิกิริยาถูกใช้สร้าง ATP เพื่อการดํารงชีวิตของแบคทีเรีย
แผนภาพแสดงกลไกการเกิดแร่ธาตุของ hydrated iron oxide ที่บริเวณ interface ของเซลล์แบคทีเรียเหล็ก / Image credit : ScienceDirect
การออกไซด์เหล็กที่เกิดจากแบคทีเรียสามารถเกิดได้เร็วกว่าออกซิเดชันตามธรรมชาติหลายเท่า เพรามีเอนไซม์ ช่วยเร่งปฏิกิริยา
แบคทีเรียเหล็กเหล่านี้พบได้ทั่วไปในธรรมชาติ เช่น
1. น้ำบาดาลที่มีเหล็กสูง
2. แหล่งน้ำผิวดิน
3. ตะกอนก้นอ่าางน้ำ
4. ระบบท่อประปา
โดยเฉพาะบริเวณที่มีเหล้กละลายสูงและออกซิเจนต่ำ จะเหมาะสมต่อการเจริญของแบคทีเรียชนิดนี้
งานวิจัยพบว่าแบคทีเรียเหล็กมีผลต่อระบบสิ่งแวดล้อมและวิศวกรรมหลายด้าน เช่น
1. การอุดตันของท่อน้ำและระบบน้ำ - การสะสทของตะกอนสนิมและ biofilm ทำให้ท่อส่งน้ำอุดตันอละน้ำเปลี่ยนสี
2. การกัดกร่อนของโลหะ (Microbiologically Influenced Corrosion) - แบคทีเรียสามารถสร้าง biofilm ที่เปลี่ยนเคมีบนพื้นผิวโลหะ ทำให้เกิดการกัดกร่อนของเหล็กและเหล้กกล้าได้
3. การสร้างแร่ชีวภาพ (Biomineralization) - แบคทีเรียเหล้กสามารถสร้างโครงสร้าง iron oxide ขนาดไมโครถึงนาโน ซึ่งกำลังถูกศึกษา เพื่อนำไปใช้ในวัสดุศาสตร์และนาโนเมทคโนโลยี
4. บทบาทในวัฐจักรธาตุเหล็กของโลก - แบคทีเรียเหล่านี้มีส่วนสำคัญในการเปลี่ยนสถานะของเหล็กในะรรมชาติ ซึ่งมีผลต่อระบบนิเวศของน้ำและดิน
สรุปสั้นๆ แบบเข้าใจง่ายนะคะ
แบคทีเรียเหล็ก คือ จุลินทรีย์ที่ใช้เหล็กเป็นพลังงาน โดยทำให้เหล็กในน้ำเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน จนกลายเป็นตะกอนสนิม
ทำให้เกิดการสะสมของเหล้กออกไซด์ในแหล่งน้ำหรือท่อประปา ซึ่งอาจก่อให้เกิดปัญหาการอุดตันและการกัดกร่อนของโลหะ
แต่ในอีกด้านหนึ่ง กลไกของแบคทีเรียเหล่านี้ยังมีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ด้านสิ่งแวดล้อม วัสดุศาสตร์ และเทคโนโลยีชีวภาพ
Reference :
- 1.https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/iron-bacteria
- 2.Ehrlich, H. L. (1996). Geomicrobiology
- 3.Stumm, W., Morgan, J. J. (1996). Aquatic Chemistry
- 4.Ghiorse, W. C. (1989). Microbial oxidation of iron. Applied and Environmental Microbiology
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
