Die neue Technologie wandelt scheinbar zufällige elektrische Schwankungen in Informationen über lebende Mikroalgenpopulationen um und eröffnet damit neue Möglichkeiten für die Umweltüberwachung, die Aquakultur und bioelektrochemische Systeme, erklärte die FCTUC in einer Pressemitteilung an die Nachrichtenagentur Lusa.

Die Studie, die von Forschern des Forschungslabors für Bioelektronik und Bioenergie, des Zentrums für Funktionelle Ökologie und des TERRA-Assoziierten Labors (alle Teil des Fachbereichs Lebenswissenschaften der FCTUC) geleitet wurde, konzentriert sich auf die Meeresmikroalge Phaeodactylum tricornutum, einen Organismus, der in der wissenschaftlichen Forschung als Modell dient.

Nach Angaben der FCTUC entwickelte das Team eine dreidimensionale Elektrode mit poröser Struktur und sehr geringer elektrischer Impedanz, die eine effizientere Verbindung zwischen den ionischen Prozessen der Zellen und den vom Gerät gemessenen elektrischen Signalen ermöglicht.

„Diese Konfiguration ermöglicht es, elektrische Schwankungen zu identifizieren, die mit der Aktivität der Mikroalgen zusammenhängen und mit herkömmlichen Techniken nur schwer zu beobachten sind.“

Die Forscher zeigten, dass lebende Zellen die vom System aufgezeichneten elektrischen Schwankungen erheblich verändern; außerdem beobachteten sie, dass sich die statistischen Eigenschaften der erfassten elektrischen Signale mit steigender Mikroalgenkonzentration ändern.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sogenanntes elektrochemisches „Rauschen“ Informationen über die biologische Aktivität der Zellen enthalten kann.

„Wir sind es gewohnt, elektrisches Rauschen als etwas zu betrachten, das beseitigt werden sollte. Was wir zeigen, ist genau das Gegenteil: Diese Schwankungen können Informationen über den Zustand und die Dynamik einer lebenden Population enthalten. Es ist, als würde man ein neues Fenster gewinnen, um biologische Prozesse zu beobachten, die bisher elektrisch praktisch unsichtbar waren“, erklärte Projektkoordinator Paulo Rocha.

Dem FCTUC-Mitarbeiter zufolge könnte dieser Ansatz langfristig dazu beitragen, „zu verstehen, wie Mikroorganismenpopulationen auf Umweltveränderungen reagieren und wie kollektive Dynamiken innerhalb dieser Gemeinschaften entstehen“.

„Er könnte auch Anstöße für neue Überwachungstechnologien in den Bereichen Gewässerökologie, Aquakultur, Wasserqualität und bioelektrochemische Systeme geben“, fügte er hinzu.

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