食电菌无需糖以电子为食：或为另生平命模式

地杆菌
 

　　有一种细菌与地球上的其他任何生命都差异，这种细菌靠最纯情势的能量——电子为生，它们吃的、呼吸的都是电子！它们无处不在。在地上插一根电极，输入电子，它们就会赶来：它们是以电为食的活细胞。

　　找到它们的要领很简朴，把一些尘埃放在盛满水的浅盘子里，轻轻旋转，灰尘就会分隔。假如没有分隔，很也许就是被细菌天生的“电缆”毗连在一路。固然经过通电而复生的弗兰肯斯坦只是科幻小说，但这种“食电细菌”却是真真实实的，四处都也许蹦出来。

　　泥浆中的食电细菌

　　食电细菌外形、巨细各不沟通。几年前，生物学家发明有些食电细菌长出了毛发状的细丝，就像电线，能在细胞和它们的情形中往返传输电子。他们把这种电细菌叫做“微生物纳米线”。

　　今朝已知的食电细菌有两种：希瓦氏菌和地杆菌。它们能用一点电液吸引更多岩石和深海泥浆中的电子。研究职员在电池的电极上作育这种细菌，功效发明，从本质上说，这种生物吃入的和倾轧的都是电。

　　在上个月加利福尼亚召开的“戈德施密专程球科学大会”上，南加利福尼亚大学洛杉矶分校肯尼斯·尼尔森尝试室的李雪林(音译)讲述了他们的尝试功效。南加利福尼亚大学的雅米妮·杨格讲述了另一项独立尝试，他们的细菌样原来自加利福尼亚莫哈维戈壁衰亡峡谷的一口井。杨格的导师穆·厄尔那伽说，迄今他们已经作育出了食电细菌，只用电子而不消任何其他食品。

　　尼尔森指说，他的博士生安妮特·罗威已经辨认出8种差异的食电细菌，每一种都与其他菌种截然差异，与已知的希瓦氏菌和地杆菌也绝不相像。“这意味着尚有一个整体的微生物天下是我们从不知道的。”

　　无需电子“中介”的生命

　　尼尔森小组在加利福尼亚圣卡特琳娜海港网络了一些沉积物，带到尝试室，插入电极举办作育尝试。他们检测了沉积物的天然电压，然后施加了一个略高的电压和一个略低的电压，用以提供特殊电子和接收开释的电子。这样一来，沉积物中的细菌既能从高电压处“吃入”电子，又能向低电压处“呼出”电子，并发生电流。可否检测到电流，是研究职员判定沉积物中有没有这种细菌的信号。

　　“根基上，这就像拿一块沉积物，插入电极，然后问一声‘好了，谁喜好这个’？”尼尔森说。只用电流就能让它们保留，不必要糖及其他任何营养物质。对人类来说，这就像我们直接把手指插进电插座去充电，是极其伤害的。

　　对这种细菌，人们也不消太受惊，由于生命原来就是电子流，尼尔森说：“你吃入糖，摄入了过量电子，你呼吸氧气，再把多余的电子倾轧去。”我们的细胞解析糖，电子流经一系列伟大的化学回响最终与缺乏电子的氧团结。

　　在这一进程中，细胞合成了三磷腺苷酸(ATP)。ATP是险些全部生掷中都有的一种贮存能量的分子。电子轮回是合成ATP的要害步调。“生命很是智慧。它能算出奈何从我们吃的食品中吸出电子，节制电子均衡。”尼尔森说。在大部弟子掷中，身材把电子“打包”在分子中，携带它们安详地通详尽胞，再交给氧气。

　　“这是我们制造能量的方法，地球上全部的生命都是这样。”尼尔森说，“电子必需活动才气得到能量。这也是为何一小我私人掐住另一小我私人的脖子让他无法呼吸，他会在几分钟内死去。割断了氧气供应，电子就无法活动。”

　　食电细菌的发明表白，某些最根基的生命情势可以省去作为中介的糖，直接操作最纯的能量情势——电子，从矿物外貌网络。“这是真正的外来物种。从某种意义上说，这就是异形。”尼尔森说。

　　现实与研究用途

　　对付下一阶段的尝试，纽约伦塞勒工学院微生物学家尤利·乔拜说，细菌应该不是在一个电极上发展，而是在两个电极之间发展。这些细菌能从一个电极上很快吃下电子，并在另一个电极上开释电子，以是它们可以作为一种能源。

　　乔拜信托，人们会很快发明既能吃下电子，又能呼出电子的细菌细胞。“一种发展在两个电极之间的食电细菌，究竟上就能将自身生命永久维持下去，只要没什么对象来吃它或粉碎它的话。从理论上说，我们能把这种生物永久养着。”

　　美国国度航空航天局也对这些地下生命很感乐趣，由于这种生物凡是只必要少少能量就能保留，它们代表着太阳系中的另一种生命模式。

　　在地球上，食电细菌也有着现实的用途，好比缔造用于洁净下水道或地下污水的生物呆板，它们能从情形中获取自身所需的能量。尼尔森将这种生物呆板称为自供电有效装备(SPUDs)。

　　除了现适用途以外，另一个有远景的方面是用食电细菌来研究生命的根基题目，好比维持生命所需的能量最小绝对值是几多、必要几多电液就能让一个活的电细菌继承保留？“对食电细菌来说，所需的能量是维持生命，维持保留。”乔拜说。在这一状态下，细胞不能发展或繁殖，但还能修复细胞器。好比改变尝试电压，从细胞上压迫能量，以找到这个最小绝对值。