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神奇!有一种细菌拿电当干粮

点击量:   时间:2019-04-29 09:06:01

    有一种细菌与地球上的其他任何生命都不同,这种细菌靠最纯形式的能量——电子为生,它们吃的、呼吸的都是电子!它们无处不在在地上插一根电极,输入电子,它们就会赶来:它们是以电为食的活细胞8月6日,中国科技网刊文介绍这种神奇的细菌   找到它们的方法很简单,把一些灰尘放在盛满水的浅盘子里,轻轻旋转,尘土就会分开如果没有分开,很可能就是被细菌生成的“电缆”连接在一起虽然经由通电而复活的弗兰肯斯坦只是科幻小说,但这种“食电细菌”却是真真实实的,随处都可能蹦出来   泥浆中的食电细菌   食电细菌形状、大小各不相同几年前,生物学家发现有些食电细菌长出了毛发状的细丝,就像电线,能在细胞和它们的环境中来回传输电子他们把这种电细菌叫做“微生物纳米线”   目前已知的食电细菌有两种:希瓦氏菌和地杆菌它们能用一点电液吸引更多岩石和深海泥浆中的电子研究人员在电池的电极上培养这种细菌,结果发现,从本质上说,这种生物吃入的和排出的都是电   在上个月加利福尼亚召开的“戈德施密特地球科学大会”上,南加利福尼亚大学洛杉矶分校肯尼斯•尼尔森实验室的李雪林(音译)汇报了他们的实验结果南加利福尼亚大学的雅米妮•杨格汇报了另一项独立实验,他们的细菌样本来自加利福尼亚莫哈维沙漠死亡峡谷的一口井杨格的导师穆•厄尔那伽说,迄今他们已经培养出了食电细菌,只用电子而不用任何其他食物   尼尔森指说,他的博士生安妮特•罗威已经识别出8种不同的食电细菌,每一种都与其他菌种截然不同,与已知的希瓦氏菌和地杆菌也毫不相像“这意味着还有一个整体的微生物世界是我们从不知道的”   无需电子“中介”的生命   尼尔森小组在加利福尼亚圣卡特琳娜海港收集了一些沉积物,带到实验室,插入电极进行培养实验他们检测了沉积物的自然电压,然后施加了一个略高的电压和一个略低的电压,用以提供额外电子和吸收释放的电子这样一来,沉积物中的细菌既能从高电压处“吃入”电子,又能向低电压处“呼出”电子,并产生电流能否检测到电流,是研究人员判断沉积物中有没有这种细菌的信号   “基本上,这就像拿一块沉积物,插入电极,然后问一声‘好了,谁喜欢这个’”尼尔森说只用电流就能让它们生存,不需要糖及其他任何营养物质对人类来说,这就像我们直接把手指插进电插座去充电,是极其危险的   对这种细菌,人们也不用太吃惊,因为生命本来就是电子流,尼尔森说:“你吃入糖,摄入了过量电子,你呼吸氧气,再把多余的电子排出去”我们的细胞分解糖,电子流经一系列复杂的化学反应最终与缺乏电子的氧结合   在这一过程中,细胞合成了三磷腺苷酸(ATP)ATP是几乎所有生命中都有的一种贮存能量的分子电子循环是合成ATP的关键步骤“生命非常聪明它能算出怎样从我们吃的食物中吸出电子,控制电子平衡”尼尔森说在大部分生命中,身体把电子“打包”在分子中,携带它们安全地通过细胞,再交给氧气   “这是我们制造能量的方式,地球上所有的生命都是这样”尼尔森说,“电子必须流动才能获得能量这也是为何一个人掐住另一个人的脖子让他无法呼吸,他会在几分钟内死去切断了氧气供给,电子就无法流动”   食电细菌的发现表明,某些最基本的生命形式可以省去作为中介的糖,直接利用最纯的能量形式——电子,从矿物表面收集“这是真正的外来物种从某种意义上说,这就是异形”尼尔森说   实际与研究用途   对于下一阶段的实验,纽约伦塞勒工学院微生物学家尤利•乔拜说,细菌应该不是在一个电极上生长,而是在两个电极之间生长这些细菌能从一个电极上很快吃下电子,并在另一个电极上释放电子,所以它们可以作为一种能源   乔拜相信,人们会很快发现既能吃下电子,又能呼出电子的细菌细胞“一种生长在两个电极之间的食电细菌,事实上就能将自身生命永远维持下去,只要没什么东西来吃它或破坏它的话从理论上说,我们能把这种生物永远养着”   美国国家航空航天局也对这些地下生命很感兴趣,因为这种生物通常只需要极少能量就能生存,它们代表着太阳系中的另一种生命模式   在地球上,食电细菌也有着实际的用途,比如创造用于清洁下水道或地下污水的生物机器,它们能从环境中获取自身所需的能量尼尔森将这种生物机器称为自供电有用设备(SPUDs)   除了实际用途以外,另一个有前景的方面是用食电细菌来研究生命的基本问题,比如维持生命所需的能量最小绝对值是多少、需要多少电液就能让一个活的电细菌继续生存“对食电细菌来说,所需的能量是维持生命,维持生存”乔拜说在这一状态下,细胞不能生长或繁殖,但还能修复细胞器比如改变实验电压,从细胞上榨取能量,