吃金屬的細菌

朱崇愷

由細菌產生的氧化錳結核的電子掃描顯微照片。這些錳結核的直徑通常為0.1～0.5 毫米

加州理工學院環境微生物學教授利德貝特（Jared Leadbetter）發現了一種以金屬錳為食的細菌。他說：“自然界中微生物的奇妙之處在于它們可以代謝看似不可能的物質，例如金屬，并以此獲取能量。”雖然，早在一個多世紀前就有人預測這類微生物的存在，但這是首次被人類所發現。

利德貝特是在進行不相關的實驗時，偶然發現了這種細菌。他的實驗使用了一種輕量、粉末狀的錳。在一次離開學校外出工作之前，他將一個裝有錳物質的玻璃罐子浸泡在自己辦公室中一個盛滿自來水的水槽中。當幾個月后他回來時，罐子上出現了黑色的物質。“那是什么？”他解釋道：“我懷疑是否是某種微生物造成這種情況，所以我們進行了系統地測試以便找出原因。”

研究發現，黑色的涂層實際上是由新發現的細菌產生的氧化錳，這些細菌很可能來自自來水本身。他說：“有證據表明，這種生物生活在地下水中，美國帕薩迪納市（加州理工學院所在地）的部分飲用水就來自于地下水。”

錳是地球表面上最豐富的元素。錳氧化物為深色塊狀物質，在自然界中很常見——它們可以在地下沉積物中被發現，也可以在水分配系統中形成。此次發現有助于研究人員更好地了解地下水的地球化學。眾所周知，細菌可以降解地下水中的污染物，這一過程稱為生物修復。當這樣做時，幾種關鍵生物將“還原”氧化錳，而科學家們一直想知道氧化錳從何而來。另外，研究結果也可能幫助理解遍布于海底的錳結核礦。錳結核是圓形的金屬球，最大可以像葡萄柚那么大，早在19世紀70年代HMS挑戰者號航行中就為海洋研究人員所熟知。從那以后，人們發現這種結核遍布在地球許多海洋的底部。近年來，礦業公司一直在計劃開發采集這些結核，這是因為人們經常發現稀有金屬富集在其中。但是，目前人類卻對錳結核的形成一無所知。至于在淡水中發現的類似微生物是否會起作用，還有待進一步的研究。