无所不能的细菌

李津军

以往，人们通常把细菌描绘成可怕的魔鬼。一提起它，大家往往会联想到传播疾病、危害健康的元凶。其实，在细菌大家族里，并不是所有的细菌都在危害人类，亦有许多像“硫磺细菌”一样造益于人类的细菌。

细菌发电

1910年，英国植物学家马克·皮特首先发现，若干种细菌的培养液能够产生电流。于是，他以铂作电极，将其放进大肠杆菌或普通酵母菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。1984年，美国设计出一种供遨游太空使用的细菌电池，其电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌，不过其放电率较低。直到20世纪80年代末，英国化学家彼得·彭托在细菌发电研究方面才取得了重大进展。他让细菌在电池组里分解分子，以释放出电子向阳极运动而产生电能。在糖液中，他还添加了某些诸如染料之类的芳香族化合物作稀释剂，用来提高生物系统中输送电子的能力。在细菌发电期间，还要往电池里不断充入空气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混合物。据计算，利用这种细菌电池，每100克糖可获得13 5293 ×104库仑的电，其效率可达40%。这已远高于目前使用的电池的效率，何况其还有再提高10%的潜力可以挖掘。

利用细菌发电的原理，还可以建立细菌发电站。计算表明，一个功率为1 000千瓦的细菌发电站，仅需要1 000立方米体积的细菌培养液，每小时消耗200千克糖即可维持其运转发电。而这种电站是一种不污染环境的绿色电站，其运转产生的废物基本上是二氧化碳和水。细菌发电所用的糖，可以用诸如锯末、秸秆、落叶等废弃的有机物来替代。

目前，独具一格的各种细菌电池相继问世。有人设计出一种综合细菌电池，即由电池里的单细胞藻类首先利用太阳光将二氧化碳和水转化成糖，再让细菌自给自足地利用这些糖来发电。英国牛津大学则发明出一种以甲醇为电池液，以醇脱氢酶铂金为电极的细菌电池。人们还惊奇地发现，细菌还具有捕捉太阳能并把它直接转化成电能的“特异功能”。美国加利福尼亚大学和美国国家航空航天局（NASA）的科学家们在死海和大盐湖里找到一种嗜盐杆菌，它们含有一种紫色素，在其把所接受的大约10%的阳光转化成化学能时，即可产生电荷。

细菌造冰

初秋的一天，天气还没有丝毫的凉意。在美国洛基山麓的一座人工冰场上，要进行一场滑冰比赛。看台上已经坐满了人，大家七嘴八舌地说：“没有冰，在哪儿比赛呀？”话音刚落，只见十几个工作人员走过来，有的洒水，有的往运动场上打气。说也奇怪，转眼工夫，运动场上结了厚厚的一层冰，滑冰比赛马上就要开始。这是怎么回事？原来，工作人员用气筒喷洒的是“冰核活性细菌”，用它来快速造冰。这种细菌喜欢在低温环境下生存，还能快速地大量繁殖。在潮湿的环境里，它能充当结冰核心，造成低温气候，让空气中的水结成冰。科学家利用这种细菌进行人工降雨和人工造冰，解除田地的干旱或扑灭森林火灾。

目前，科学家还能巧妙地利用它为民造福哩。一到秋末冬初，不是经常出现霜冻天气，让庄稼受害减产吗！降霜也是这种细菌做核心引起的，科学家设法改变它的遗传基因，让它无法扮演“结霜核心”的角色，推迟降霜日期，提高农作物的产量。这种细菌是美国加州大学林特博士发现的，奥克兰市的一家公司已能人工培养这种细菌。

细菌采矿

在英国伦敦北部，有一家名叫生命力量的公司。这家公司用一条管道把特殊的细菌，随着水流送到油井下，然后再注入适当食物促进这种细菌的繁殖。结果，这些细菌不仅帮助消除了井下有毒的废物，还从地下油层中“挤出”了许多石油，使一口几乎枯竭的油井复活了。

自然界中，用肉眼无法看到的微生物，却可在石油开采中发挥令人难以想象的巨大作用，真可谓之稀奇。其实，我国南开大学的科研人员与大港油田合作，也已成功地运用微生物采油技术，创下了可观的经济效益。据称，我国的油藏虽然丰富，但原油含蜡、胶质、沥青质较高，导致原油黏稠度高、流动性差，开采难度较大。为增加原油的流动性，我国许多油田在二次开采时大多采用了注水方法，然而采出液中含水量高达80%～90%，石油含量却微乎其微。

1994年，南开大学与大港油田联合开始进行微生物采油系列产品的开发和应用，几年来成功地培育出了适合不同油藏条件、具有不同用途的系列菌种400株，而且将部分菌种投入矿场开展试验，取得了良好的效果。科研人员将这些菌种直接注入油藏，通过菌类在其中的活动，降低原油的活度，增加原油的流动性，从而大大提高了原油的采收率。此种技术成本低，设备简单，不伤害地层，不污染环境，而且效益显著。

如今要探寻黄金矿床，还并非一件容易的事情。目前最先进的探测法是借助电子感应探测器。不过，使用此类仪器，所要求的技术及财力物力是相当复杂庞大的。美国的两位地质显微生物学家发明了一种既费用低廉，又方法简单的探矿法。他们利用探测表面泥土所凝聚的一种有机微生物的数量，便能确知矿藏是否存在。该种经常大量出现于金矿表面泥土的有机微生物，是一种名叫“仙影拳杆菌”的细菌。它们通常会大量地聚集在矿床上方的泥土中。

为了验证这个推论，两位科学家花了两年的时间，分别去测算几个矿场上泥土内所含的杆菌数目。研究结果表明，在每一座金矿上，表面泥土所含的仙影拳杆菌数量较矿场以外地区多达10万倍。即使矿场深处于地下，距离地面极远，细菌依然大量聚集。有一座金矿，矿床距地面深达100米，表面泥土仍然有杆菌聚集。两位科学家认为，利用测算泥土中含杆菌的数量，来确定金矿之所在，是一个可行的方法。这种方法所需的工具非常简单，而且费用极低。

眼下，两位科学家正在进一步将测算细菌的技术加以改良。预计不久之后，任何寻金者都可以手持试管和试纸，轻而易举地找到黄金矿床。

细菌美食

美国有一个叫作“化腐朽为神奇”的组织。其在华盛顿某饭店举行了一次盛大宴会，赴宴者不乏达官贵人。餐桌上的佳肴美馔琳琅满目，一阵杯盘交错之后，人们已酒足饭饱，此时这个组织的一名负责人站起来宣布：我们今天吃的东西，全都是从垃圾中提炼出来的！话音一落，赴宴者无不感到惊奇……原来，这个组织的科学家，可以从某些有机物垃圾中提炼出高蛋白质。其实方法并不复杂，先将垃圾氧化，然后用它去喂养一种需要特别培养的细菌，氧化过的垃圾经过这种细菌处理后，就转化成蛋白质，再经过加工和烹调，就变成餐桌上的佳肴美馔了。

细菌探案

一叠旅行支票从银行里失踪了，可能为内部人员所窃。为了捕获“家贼”，美国北卡罗来纳州的警察使用了一种能很快暴露窃贼踪迹的细菌。原来，警察再将另一叠旅行支票喷洒上一种含有某种细菌的无害的溶液，然后放入该银行。在这些支票又失踪之后，从每一个雇员所经手的票据上用一种特制工具取下化验试样，放入培养试管中。很快，在某一雇员的培养试管中出现了黑色的条纹，窃贼就是此人。