無所不能的細菌

李津軍

以往，人們通常把細菌描繪成可怕的魔鬼。一提起它，大家往往會聯想到傳播疾病、危害健康的元兇。其實，在細菌大家族里，并不是所有的細菌都在危害人類，亦有許多像“硫磺細菌”一樣造益于人類的細菌。

細菌發電

1910年，英國植物學家馬克·皮特首先發現，若干種細菌的培養液能夠產生電流。于是，他以鉑作電極，將其放進大腸桿菌或普通酵母菌的培養液里，成功地制造出世界上第一個細菌電池。1984年，美國設計出一種供遨游太空使用的細菌電池，其電極的活性物質是宇航員的尿液和活細菌，不過其放電率較低。直到20世紀80年代末，英國化學家彼得·彭托在細菌發電研究方面才取得了重大進展。他讓細菌在電池組里分解分子，以釋放出電子向陽極運動而產生電能。在糖液中，他還添加了某些諸如染料之類的芳香族化合物作稀釋劑，用來提高生物系統中輸送電子的能力。在細菌發電期間，還要往電池里不斷充入空氣，用以攪拌細菌培養液和氧化物質的混合物。據計算，利用這種細菌電池，每100克糖可獲得13 5293 ×104庫侖的電，其效率可達40%。這已遠高于目前使用的電池的效率，何況其還有再提高10%的潛力可以挖掘。

利用細菌發電的原理，還可以建立細菌發電站。計算表明，一個功率為1 000千瓦的細菌發電站，僅需要1 000立方米體積的細菌培養液，每小時消耗200千克糖即可維持其運轉發電。而這種電站是一種不污染環境的綠色電站，其運轉產生的廢物基本上是二氧化碳和水。細菌發電所用的糖，可以用諸如鋸末、秸稈、落葉等廢棄的有機物來替代。

目前，獨具一格的各種細菌電池相繼問世。有人設計出一種綜合細菌電池，即由電池里的單細胞藻類首先利用太陽光將二氧化碳和水轉化成糖，再讓細菌自給自足地利用這些糖來發電。英國牛津大學則發明出一種以甲醇為電池液，以醇脫氫酶鉑金為電極的細菌電池。人們還驚奇地發現，細菌還具有捕捉太陽能并把它直接轉化成電能的“特異功能”。美國加利福尼亞大學和美國國家航空航天局（NASA）的科學家們在死海和大鹽湖里找到一種嗜鹽桿菌，它們含有一種紫色素，在其把所接受的大約10%的陽光轉化成化學能時，即可產生電荷。

細菌造冰

初秋的一天，天氣還沒有絲毫的涼意。在美國洛基山麓的一座人工冰場上，要進行一場滑冰比賽。看臺上已經坐滿了人，大家七嘴八舌地說：“沒有冰，在哪兒比賽呀？”話音剛落，只見十幾個工作人員走過來，有的灑水，有的往運動場上打氣。說也奇怪，轉眼工夫，運動場上結了厚厚的一層冰，滑冰比賽馬上就要開始。這是怎么回事？原來，工作人員用氣筒噴灑的是“冰核活性細菌”，用它來快速造冰。這種細菌喜歡在低溫環境下生存，還能快速地大量繁殖。在潮濕的環境里，它能充當結冰核心，造成低溫氣候，讓空氣中的水結成冰。科學家利用這種細菌進行人工降雨和人工造冰，解除田地的干旱或撲滅森林火災。

目前，科學家還能巧妙地利用它為民造福哩。一到秋末冬初，不是經常出現霜凍天氣，讓莊稼受害減產嗎！降霜也是這種細菌做核心引起的，科學家設法改變它的遺傳基因，讓它無法扮演“結霜核心”的角色，推遲降霜日期，提高農作物的產量。這種細菌是美國加州大學林特博士發現的，奧克蘭市的一家公司已能人工培養這種細菌。

細菌采礦

在英國倫敦北部，有一家名叫生命力量的公司。這家公司用一條管道把特殊的細菌，隨著水流送到油井下，然后再注入適當食物促進這種細菌的繁殖。結果，這些細菌不僅幫助消除了井下有毒的廢物，還從地下油層中“擠出”了許多石油，使一口幾乎枯竭的油井復活了。

自然界中，用肉眼無法看到的微生物，卻可在石油開采中發揮令人難以想象的巨大作用，真可謂之稀奇。其實，我國南開大學的科研人員與大港油田合作，也已成功地運用微生物采油技術，創下了可觀的經濟效益。據稱，我國的油藏雖然豐富，但原油含蠟、膠質、瀝青質較高，導致原油黏稠度高、流動性差，開采難度較大。為增加原油的流動性，我國許多油田在二次開采時大多采用了注水方法，然而采出液中含水量高達80%～90%，石油含量卻微乎其微。

1994年，南開大學與大港油田聯合開始進行微生物采油系列產品的開發和應用，幾年來成功地培育出了適合不同油藏條件、具有不同用途的系列菌種400株，而且將部分菌種投入礦場開展試驗，取得了良好的效果。科研人員將這些菌種直接注入油藏，通過菌類在其中的活動，降低原油的活度，增加原油的流動性，從而大大提高了原油的采收率。此種技術成本低，設備簡單，不傷害地層，不污染環境，而且效益顯著。

如今要探尋黃金礦床，還并非一件容易的事情。目前最先進的探測法是借助電子感應探測器。不過，使用此類儀器，所要求的技術及財力物力是相當復雜龐大的。美國的兩位地質顯微生物學家發明了一種既費用低廉，又方法簡單的探礦法。他們利用探測表面泥土所凝聚的一種有機微生物的數量，便能確知礦藏是否存在。該種經常大量出現于金礦表面泥土的有機微生物，是一種名叫“仙影拳桿菌”的細菌。它們通常會大量地聚集在礦床上方的泥土中。

為了驗證這個推論，兩位科學家花了兩年的時間，分別去測算幾個礦場上泥土內所含的桿菌數目。研究結果表明，在每一座金礦上，表面泥土所含的仙影拳桿菌數量較礦場以外地區多達10萬倍。即使礦場深處于地下，距離地面極遠，細菌依然大量聚集。有一座金礦，礦床距地面深達100米，表面泥土仍然有桿菌聚集。兩位科學家認為，利用測算泥土中含桿菌的數量，來確定金礦之所在，是一個可行的方法。這種方法所需的工具非常簡單，而且費用極低。

眼下，兩位科學家正在進一步將測算細菌的技術加以改良。預計不久之后，任何尋金者都可以手持試管和試紙，輕而易舉地找到黃金礦床。

細菌美食

美國有一個叫作“化腐朽為神奇”的組織。其在華盛頓某飯店舉行了一次盛大宴會，赴宴者不乏達官貴人。餐桌上的佳肴美饌琳瑯滿目，一陣杯盤交錯之后，人們已酒足飯飽，此時這個組織的一名負責人站起來宣布：我們今天吃的東西，全都是從垃圾中提煉出來的！話音一落，赴宴者無不感到驚奇……原來，這個組織的科學家，可以從某些有機物垃圾中提煉出高蛋白質。其實方法并不復雜，先將垃圾氧化，然后用它去喂養一種需要特別培養的細菌，氧化過的垃圾經過這種細菌處理后，就轉化成蛋白質，再經過加工和烹調，就變成餐桌上的佳肴美饌了。

細菌探案

一疊旅行支票從銀行里失蹤了，可能為內部人員所竊。為了捕獲“家賊”，美國北卡羅來納州的警察使用了一種能很快暴露竊賊蹤跡的細菌。原來，警察再將另一疊旅行支票噴灑上一種含有某種細菌的無害的溶液，然后放入該銀行。在這些支票又失蹤之后，從每一個雇員所經手的票據上用一種特制工具取下化驗試樣，放入培養試管中。很快，在某一雇員的培養試管中出現了黑色的條紋，竊賊就是此人。