人類未來 是否也可“以電為食”?
不少從事食電細(xì)菌研究的科學(xué)家都認(rèn)為,微生物世界還有很大一部分未被我們了解,他們相信人們很快就會發(fā)現(xiàn)同時吃掉和排出電子的細(xì)菌。在兩根電極之間培育的細(xì)菌能夠永遠(yuǎn)自我維持,如果沒有什么吃掉或者毀掉它們,理論上來講,人類應(yīng)該能夠永久性地維持它們。就連美國航空航天局(nasa)也對這種深埋地下的生物感興趣,因?yàn)檫@樣的生物往往靠很少的能量就能存活,可能提示著太陽系其他地方的生命形式。
大膽地試想一下,在未來,人類是否也有可能和食電細(xì)菌一樣“以電為食”,單靠電力便可以維持生命形式?孔曉英研究員回答,這幾乎不可能。“人體的組成和代謝要比細(xì)菌復(fù)雜得多,人體維持生命需要碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)這三大營養(yǎng)物質(zhì),在人體代謝過程中產(chǎn)生能量atp,供給人體內(nèi)的物質(zhì)合成和完成各種生命活動,單靠電力似乎不能滿足人體營養(yǎng)的需要和能量的供給。”她這樣解釋道,“食電菌是新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌,對于其前所未聞的代謝方式本人存在質(zhì)疑”。但孔曉英研究員認(rèn)為食電菌也是一種菌,也是需要新陳代謝的,也有一定的生理特性。雖然它的產(chǎn)電性不可能很大,但在某些特定微能源領(lǐng)域可能會有巨大的能源潛力,這還需做更深入的研究確定它的科學(xué)性。
顛覆性的發(fā)現(xiàn):直接攝入電子并排出電子
研究者nealson認(rèn)為,食電細(xì)菌的發(fā)現(xiàn)表明:有些非常基本的生命形式可以繞過糖類這個“中間人”,直接掌握能量最純粹的形式:從礦物表面獲取的電子。研究小組僅僅利用電力保持細(xì)菌的存活,不給糖或任何其他營養(yǎng)物質(zhì)。他們認(rèn)為這就相當(dāng)于人類在做一件極端危險的事情——把手指頭插進(jìn)交流電插座來給自己充電。“這種生命非常聰明,它搞清楚了如何從我們吃下的一切食物中吸出電子,并保持對它們的控制。”
為了培養(yǎng)食電細(xì)菌,nealson的研究團(tuán)隊(duì)從海床上采集了沉積物帶回實(shí)驗(yàn)室,然后插入電極,發(fā)現(xiàn):沉積物里面的細(xì)菌既能夠從高電壓電極中“吃掉”電子,也能夠向低電壓電極“排出”電子,由此產(chǎn)生一個電流。
廣東能源研究所研究員孔曉英告訴記者,希瓦氏菌和地桿菌在微生物燃料電池的相關(guān)研究中受到很多關(guān)注,在先前的研究中這兩種菌為產(chǎn)電菌,即代謝有機(jī)物維持生長并將代謝產(chǎn)生的電子排出體外的細(xì)菌。食電細(xì)菌的這種特性與已發(fā)現(xiàn)的任何細(xì)菌和生物的代謝都截然不同,是一種極其特殊的,難以想象的生存方式。“發(fā)現(xiàn)希瓦氏菌和地桿菌是直接攝入電子并排出電子,這是顛覆性的發(fā)現(xiàn)。”
食電細(xì)菌vs普通細(xì)菌
細(xì)菌是所有生物中數(shù)量最多的一類,對于人類來說,細(xì)菌既是最大的敵人也是最好的朋友。不但人體身上也帶有相當(dāng)多的細(xì)菌,體內(nèi)及表皮上的細(xì)菌細(xì)胞總數(shù)約是人體細(xì)胞總數(shù)的十倍,而且人類也時常利用細(xì)菌,例如乳酪及酸奶和酒釀的制作、部分抗生素的制造、廢水的處理等,都與細(xì)菌有關(guān)。然而,食電細(xì)菌卻與我們平時所了解到的細(xì)菌有很大不同。食電菌是以電子為直接營養(yǎng)物質(zhì)并排泄電子的具有特殊代謝方式的細(xì)菌。普通的細(xì)菌生長需要更為豐富的營養(yǎng)物質(zhì),如碳水化合物、蛋白質(zhì)、無機(jī)鹽等,普通細(xì)菌在利用這些有機(jī)物或無機(jī)物為自身的生長提供能量,而食電菌只需要電子為自身供能,這種生長方式極其特別。
人類未來是否也可“以電為食”?
[摘要]前段時間,在加州薩克拉門托市舉行的戈?duì)柕率┟芴氐厍蚩茖W(xué)大會上,內(nèi)爾森實(shí)驗(yàn)室的shiue-linli展示了培養(yǎng)食電細(xì)菌的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。