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选择字号: 超大 标准 发布时间:2018年11月09日 | 作者:admin | 25人浏览

来自底层生物的呐喊:快充电林振发,不然我活不下去了-科学画报
除了充电宝不离身手机没电就活不了的人类,居然还有一种生物,需要不停地“充电”才能维持生命,
噬电微生物了解一下?

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文//刘方舟

2015年的一天,美国生物物理学家艾尔纳加和他的学生来到美国南达科他州的黑山,并深入当地一座古老的金矿中。这里作为暗物质的观测地之一,在物理学界颇负盛名。他们在蜿蜒曲折的地下通道中摸索了许久,设法找到了几根金属导水管道。随后,他们将管道中残留的水吸到了一个特殊容器里,又把许多种电极插入这些“古老”的水中。最后,他们耐心地等待“猎物”上钩。
不远万里来到地壳深处,架设了这些奇怪的仪器——这次令人费解的行动可不是在寻找新的暗物质粒子,而是在捕获一种鲜为人知的生命体:噬电微生物。长期以来咖啡因乐队,它们的存在都被忽视了。直到近几年陆立文,科学家才开始对这些微生物有所了解。
这不是因为人们太粗心,而是因为这些微生物太奇特,以至于颠覆了人们的常识:它们纯粹依靠电力来维持生命。这意味着它们不需要光合作用等,只需要得到电流就可以进行生命活动。打一个形象的比喻:你可以把这种微生物看成一个电饭锅,只要插上电源,它就开始工作了。这确实打破了传统意义上“生命”的形象。
许多调查显示,这些微生物其实是一个很大的种群,广泛分布在无机盐丰富并且缺少氧气的地方,比如深海火山口、富含无机盐的地层以及海底的岩床。科学家已经开始积极地搜寻这些微生物了。最近一份样本取自美国加利福尼亚州西海岸群岛的海底,科学家正是利用这些样本发现了噬电微生物的奇妙属性:它们可以从金属和矿物上获得电流,从而维持生命活动。如今,艾尔纳加在黑山金矿取得的研究数据也进一步证实了此项发现东方靴下本。
曲折的探索

不过,这些噬电微生物的存在似乎违背了生物物理学:包裹细胞的脂质细胞膜是良好的绝缘体,可以创造出一个电中性的区域重生嫡女另聘,使电子无法穿过。所以,电子想要直接跨越细胞膜貌似是不可能的。因此,不少学者过去对这种生物的存在持怀疑态度。正是因为这种颠覆常识的特点,噬电微生物的发现过程十分曲折。
20世纪80年代,美国南加利福尼亚州大学的地理生物学家尼尔森发现了一个令人意想不到的细菌种群:它们能够直接将电子排出细胞钱素琴,转移到固态金属上。然而,直到2006年,这种细菌的分子生物学原理才被揭示——一组位于细胞表面的特殊蛋白会形成一个导电结构公佑,可以直接将电子排出。这种结构很好地解释了上文提到的生物物理学悖论——电子直接穿越细胞膜是完全可以实现的。
受到这项研究的启发,一些科学家开始思考:既然微生物能够充当电子的贡献者佛予蝶,那么它们能不能作为电子的接受者,从而直接从电子获得能量?因为从经验上来看,赵雅倩生物学上的很多原理逆向也能够成立。2009年,美国科学家洛根率先发现,一种细菌可以单纯依靠电极提供的能量生存。然而,关于这种细菌吸收电子的分子生物学机理,他们没有得到可靠的结论。
直到2015年,美国斯坦福大学的施波尔曼终于揭示了这些噬电细菌是如何吸收电子的:它们释放出一种特殊的酶,然后从电极上捕获一个电子,同时从周围的水环境中捕获一个质子,结合为氢原子,然后转移回细胞当中。它们的细胞表面并没有形成任何导电结构,完全依靠这种酶来携带电子。因此我叫术士,这是一种间接摄取电子的方式苏亦承。
除了这种间接摄取的方式,施波尔曼还证实了人们苦苦探寻的直接摄取方式:一些微生物可以不借助任何媒介梵顿星人,直接吸收裸电子——这是真正类似电饭锅的工作方式了李寒空。然而谢庭锋,他的论文尚未发表,具体的分子机理还未透露。
重大的意义

噬电微生物的谜团终于被揭开了一角,人们的“常识”也得到了扩充,越来越多的微生物学家开始关注这个令人惊奇的生命群体。研究噬电微生物,不仅仅是为了满足人类的好奇心,这对于微生物学、生态学乃至外太空生命学都有深刻的意义。
首先,对噬电微生物的研究开辟了一种新型的微生物培养方式——利用电极提供能量。要知道,地球上存在这么多种微生物,却只有2%能够在实验室中被培养邓永祥,这就极大地限制了微生物的研究何天心。而这种新型的培养方式可以被应用到其他难以培养的微生物上谭功炎,从而使它们可以在实验室中被培养和研究。一些科学家已经利用这种方式,在实验室中得到了许多过去不可能被培养的微生物种群。
其次,噬电微生物的发现以及分子机理的研究,有助于人们解开地球生命起源的谜题。一种学说认为,最初的生命是由一些附着在矿物表层的生物分子所组成的。噬电微生物的研究将为这种假说提供一定的理论基础:细胞可以与固态矿物表层进行交互,并通过摄取电子来获得能量,促成生命的繁衍。
最后,这对于外太空生命的探索也提供了重要的参考。对于噬电微生物来说,只需要有矿石这种电子来源黄乃扬,并能够获得一定水分,它们就可以生存。因此,外星球上很可能存在这种靠电力生存的生命。这意味着我们探索宇宙生命的思维定式将被打破。当我们登上一颗环境恶劣的地外行星,炮炮兵表情包下载第一个要探索的区域就是矿岩和水分交汇的地区,这里很可能存在未知的生命。
最后星际传承,想象一下:在不久的将来,我们能否改造人体的基因飞车丸,将这种微生物的分子机理“嫁接”到人类身上?到时候,人类也可以不借助食物而是靠电力获得能量了!随身带一个充电宝,手臂上植入一个插销,饿了就插上插头开始充电,还有直流电和交流电两种口味可供选择呢。
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本文选自《科学画报》
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