地桿菌有一種細(xì)菌與地球上的其他任何生命都不同，這種細(xì)菌靠最純形式的能量——電子為生，它們吃的、呼吸的都是電子！它們無處不在。在地上插一根電極，輸入電子，它們就會(huì)趕來：它們是以電為食的活細(xì)胞。
找到它們的方法很簡單，把一些灰塵放在盛滿水的淺盤子里，輕輕旋轉(zhuǎn)，塵土就會(huì)分開。如果沒有分開，很可能就是被細(xì)菌生成的“電纜”連接在一起。雖然經(jīng)由通電而復(fù)活的弗蘭肯斯坦只是科幻小說，但這種“食電細(xì)菌”卻是真真實(shí)實(shí)的，隨處都可能蹦出來。
泥漿中的食電細(xì)菌
食電細(xì)菌形狀、大小各不相同。幾年前，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)有些食電細(xì)菌長出了毛發(fā)狀的細(xì)絲，就像電線，能在細(xì)胞和它們的環(huán)境中來回傳輸電子。他們把這種電細(xì)菌叫做“微生物納米線”。
目前已知的食電細(xì)菌有兩種：希瓦氏菌和地桿菌。它們能用一點(diǎn)電液吸引更多巖石和深海泥漿中的電子。研究人員在電池的電極上培養(yǎng)這種細(xì)菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從本質(zhì)上說，這種生物吃入的和排出的都是電。
在上個(gè)月加利福尼亞召開的“戈德施密特地球科學(xué)大會(huì)”上，南加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分?？夏崴埂つ釥柹瓕?shí)驗(yàn)室的李雪林(音譯)匯報(bào)了他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。南加利福尼亞大學(xué)的雅米妮·楊格匯報(bào)了另一項(xiàng)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)，他們的細(xì)菌樣本來自加利福尼亞莫哈維沙漠死亡峽谷的一口井。楊格的導(dǎo)師穆·厄爾那伽說，迄今他們已經(jīng)培養(yǎng)出了食電細(xì)菌，只用電子而不用任何其他食物。
尼爾森指說，他的博士生安妮特·羅威已經(jīng)識(shí)別出8種不同的食電細(xì)菌，每一種都與其他菌種截然不同，與已知的希瓦氏菌和地桿菌也毫不相像?！斑@意味著還有一個(gè)整體的微生物世界是我們從不知道的?！?/p>
無需電子“中介”的生命
尼爾森小組在加利福尼亞圣卡特琳娜海港收集了一些沉積物，帶到實(shí)驗(yàn)室，插入電極進(jìn)行培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)。他們檢測了沉積物的自然電壓，然后施加了一個(gè)略高的電壓和一個(gè)略低的電壓，用以提供額外電子和吸收釋放的電子。這樣一來，沉積物中的細(xì)菌既能從高電壓處“吃入”電子，又能向低電壓處“呼出”電子，并產(chǎn)生電流。能否檢測到電流，是研究人員判斷沉積物中有沒有這種細(xì)菌的信號(hào)。
“基本上，這就像拿一塊沉積物，插入電極，然后問一聲‘好了，誰喜歡這個(gè)’？”尼爾森說。只用電流就能讓它們生存，不需要糖及其他任何營養(yǎng)物質(zhì)。對(duì)人類來說，這就像我們直接把手指插進(jìn)電插座去充電，是極其危險(xiǎn)的。
對(duì)這種細(xì)菌，人們也不用太吃驚，因?yàn)樯緛砭褪请娮恿?，尼爾森說：“你吃入糖，攝入了過量電子，你呼吸氧氣，再把多余的電子排出去?！蔽覀兊募?xì)胞分解糖，電子流經(jīng)一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)最終與缺乏電子的氧結(jié)合。
在這一過程中，細(xì)胞合成了三磷腺苷酸(ATP)。ATP是幾乎所有生命中都有的一種貯存能量的分子。電子循環(huán)是合成ATP的關(guān)鍵步驟?！吧浅Ｂ斆鳌Ｋ芩愠鲈鯓訌奈覀兂缘氖澄镏形鲭娮樱刂齐娮悠胶?。”尼爾森說。在大部分生命中，身體把電子“打包”在分子中，攜帶它們安全地通過細(xì)胞，再交給氧氣。
“這是我們制造能量的方式，地球上所有的生命都是這樣?！蹦釥柹f，“電子必須流動(dòng)才能獲得能量。這也是為何一個(gè)人掐住另一個(gè)人的脖子讓他無法呼吸，他會(huì)在幾分鐘內(nèi)死去。切斷了氧氣供給，電子就無法流動(dòng)?！?/p>
食電細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)表明，某些最基本的生命形式可以省去作為中介的糖，直接利用最純的能量形式——電子，從礦物表面收集?！斑@是真正的外來物種。從某種意義上說，這就是異形。”尼爾森說。
實(shí)際與研究用途
對(duì)于下一階段的實(shí)驗(yàn)，紐約倫塞勒工學(xué)院微生物學(xué)家尤利·喬拜說，細(xì)菌應(yīng)該不是在一個(gè)電極上生長，而是在兩個(gè)電極之間生長。這些細(xì)菌能從一個(gè)電極上很快吃下電子，并在另一個(gè)電極上釋放電子，所以它們可以作為一種能源。
喬拜相信，人們會(huì)很快發(fā)現(xiàn)既能吃下電子，又能呼出電子的細(xì)菌細(xì)胞?！耙环N生長在兩個(gè)電極之間的食電細(xì)菌，事實(shí)上就能將自身生命永遠(yuǎn)維持下去，只要沒什么東西來吃它或破壞它的話。從理論上說，我們能把這種生物永遠(yuǎn)養(yǎng)著?！?/p>
美國國家航空航天局也對(duì)這些地下生命很感興趣，因?yàn)檫@種生物通常只需要極少能量就能生存，它們代表著太陽系中的另一種生命模式。
在地球上，食電細(xì)菌也有著實(shí)際的用途，比如創(chuàng)造用于清潔下水道或地下污水的生物機(jī)器，它們能從環(huán)境中獲取自身所需的能量。尼爾森將這種生物機(jī)器稱為自供電有用設(shè)備(SPUDs)。
除了實(shí)際用途以外，另一個(gè)有前景的方面是用食電細(xì)菌來研究生命的基本問題，比如維持生命所需的能量最小絕對(duì)值是多少、需要多少電液就能讓一個(gè)活的電細(xì)菌繼續(xù)生存？“對(duì)食電細(xì)菌來說，所需的能量是維持生命，維持生存。”喬拜說。在這一狀態(tài)下，細(xì)胞不能生長或繁殖，但還能修復(fù)細(xì)胞器。比如改變實(shí)驗(yàn)電壓，從細(xì)胞上榨取能量，以找到這個(gè)最小絕對(duì)值。