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吃金属的细菌

2020-09-03 02:22:25 知识就是力量 2020年9期

朱崇恺

由细菌产生的氧化锰结核的电子扫描显微照片。这些锰结核的直径通常为0.1~0.5 毫米

加州理工学院环境微生物学教授利德貝特(Jared Leadbetter)发现了一种以金属锰为食的细菌。他说:“自然界中微生物的奇妙之处在于它们可以代谢看似不可能的物质,例如金属,并以此获取能量。”虽然,早在一个多世纪前就有人预测这类微生物的存在,但这是首次被人类所发现。

利德贝特是在进行不相关的实验时,偶然发现了这种细菌。他的实验使用了一种轻量、粉末状的锰。在一次离开学校外出工作之前,他将一个装有锰物质的玻璃罐子浸泡在自己办公室中一个盛满自来水的水槽中。当几个月后他回来时,罐子上出现了黑色的物质。“那是什么?”他解释道:“我怀疑是否是某种微生物造成这种情况,所以我们进行了系统地测试以便找出原因。”

研究发现,黑色的涂层实际上是由新发现的细菌产生的氧化锰,这些细菌很可能来自自来水本身。他说:“有证据表明,这种生物生活在地下水中,美国帕萨迪纳市(加州理工学院所在地)的部分饮用水就来自于地下水。”

锰是地球表面上最丰富的元素。锰氧化物为深色块状物质,在自然界中很常见——它们可以在地下沉积物中被发现,也可以在水分配系统中形成。此次发现有助于研究人员更好地了解地下水的地球化学。众所周知,细菌可以降解地下水中的污染物,这一过程称为生物修复。当这样做时,几种关键生物将“还原”氧化锰,而科学家们一直想知道氧化锰从何而来。另外,研究结果也可能帮助理解遍布于海底的锰结核矿。锰结核是圆形的金属球,最大可以像葡萄柚那么大,早在19世纪70年代HMS挑战者号航行中就为海洋研究人员所熟知。从那以后,人们发现这种结核遍布在地球许多海洋的底部。近年来,矿业公司一直在计划开发采集这些结核,这是因为人们经常发现稀有金属富集在其中。但是,目前人类却对锰结核的形成一无所知。至于在淡水中发现的类似微生物是否会起作用,还有待进一步的研究。