书城科普奇妙的大自然:360°亲近大自然
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第120章 是“魔鬼”还是“功臣”——细菌与冶金

小问号

细菌是微生物的一种,如果粗略地分一下,它包括细菌(狭义)、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体和衣原体。我们通常所说的都是狭义的细菌,指的是原核微生物的一类,是一种形状细短、结构简单、多以二分裂方式进行繁殖的原核生物,是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体,也是大自然物质循环的主要参与者。它个体非常小,目前已知最小的细菌只有0.1微米长,只有用显微镜才能看到它们的真面目。细菌对人类来说,并不是那么可怕,也不是所有的细菌都是“魔鬼”,有的还是“功臣”呢。想一想,这是为什么?细菌对人类真的有帮助吗?

虽然我们肉眼看不见细菌的存在,但是它广泛地分布在土壤和水中,或者与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。据估计,人体内及表皮上的细菌细胞总数约是人体细胞总数的十倍。瞧,够吓人的!细菌虽然弱小,可是它的生命力令人震惊,有的细菌竟然是长期生活在极端环境中的,如温泉,甚至是放射性废弃物中也有它们的身影,科学家还在意大利的一座海底火山中发现了一种细菌。可以说,如果不是真空,就是细菌活动的舞台。

在一般人的心目中,细菌是可怕的,对环境,对人类和动物都有危害。有的细菌成为病原体,导致了破伤风、伤寒、肺炎、梅毒、霍乱和肺结核。在植物中,细菌导致叶斑病、火疫病和萎蔫。细菌感染的方式也多种多样,包括接触、空气传播、食物、水和带菌微生物。不过,细菌也帮了人类的大忙,如在醋的传统制造过程中,就是利用空气中的醋酸菌使酒转变成醋,还利用细菌制造了奶酪、泡菜、酱油、酒等,甚至利用细菌能降解多种有机化合物的能力来清除污染,进行废水处理等。你说,在这些方面,细菌难道不是“功臣”?

不仅如此,科学家在研究细菌时还发现,有的细菌能“吃”镁、锰、铁、铜、钴和镍等金属元素。有一次,科学家把细菌吹入低品质的铜矿石中,细菌在那里产生了一种酶,把矿石中的盐都吃掉了,剩下的几乎都是纯净的铜。科学家惊喜万分,受此启发,创造了“细菌冶金术”,即利用细菌来冶炼金属。现在,科学家能够利用细菌来提炼铀,代替了天然的露天矿石提铀,用金霉菌、放线菌从海水中提取了铀。随着生物遗传学工种的发展,科学家正在培养有一种特殊亲和力的细菌,希望它从废物中提炼黄金、白金等金属,培养出能富集钾和镁的细菌,从海水中提炼钾和镁,从而简化海水和盐水的淡化程序,提高钾和镁的产出率。

更为奇妙的,科学家还用细菌来发电。1910年,英国植物学家利用铂作为电极放进大肠杆菌的培养液里,成功地制造出世界上第一个细菌电池。1984年,美国科学家设计出一种太空飞船使用的细菌电池,其电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌。不过,那时的细菌电池放电效率较低。到了20世纪80年代末,细菌发电实现了重大突破,英国化学家让细菌在电池组里分解分子,以释放电子向阳极运动产生电能。具体方法是在糖液中添加某些诸如染料之类的芳香族化合物作为稀释液,来提高生物系统输送电子的能力。据测算,每100克糖可获得的电能,远远高于现在使用的电池的效率,而且还有10%的潜力可挖掘。只要不断地往电池里加入糖,就能持续发电达数月之久。人们还希望利用细菌发电原理来建造细菌发电站,只不过这种细菌发电站成本太高,还属于探索阶段,一旦可以用锯末、秸秆、落叶等废弃的有机物的水解物来代替糖液的话,细菌发电就会成为一种环保能源。目前,美国、英国等发达国家都在积极发展细菌发电,制造出了各种细菌电池,让细菌为人类供电已不是遥不可及的事情,不久将会变成美妙的现实。

“小档案”

细菌这个名词最初由德国科学家埃伦伯格(1795~1876)在1828年提出,用来指代某种细菌。这个词来源于希腊语,意为“小棍子”。1866年,德国动物学家海克尔(1834~1919)建议使用“原生生物”,包括所有单细胞生物(细菌、藻类、真菌和原生动物)。1878年,法国外科医生塞迪悦(1804~1883)提出“微生物”来描述细菌细胞或者更普遍的用来指微小生物体。因为细菌是单细胞微生物,用肉眼无法看见,需要用显微镜来观察。1683年,安东·列文虎克(1632~1723)最先使用自己设计的单透镜显微镜观察到了细菌,大概放大200倍。路易·巴斯德(1822~1895)和罗伯特·科赫(1843~1910)指出细菌可导致疾病。这就是人类对细菌认识的简史。