细菌与金属

细菌与金属似乎是两种“风马牛不相及”的东西，但在科学家的眼中却是有关系的，它们或互为克星、或相互利用，科学家们也从它们的关系中获得很多启示，并利用它们的关系为人类造福。

　　

　　在砷中生长的细菌

　　

　　最近，美国航空航天局(NAsA)发现了可在砷中生长的细菌。这项新发现不仅推翻了科学界对生命本质的看法，还有助于全新地看待生命形式，拓展外星生物探测领域的研究。

　　科学家第一次发现地球生命能利用砷代替磷，无疑是生命探索领域的一个突破，但它与外太空生物探测有什么关系呢?一直以来，我们对外太空生物的猜测都是以地球上的生命形式作为出发点的。在外太空科学研究中，也多数以地球生命的结构和生存环境为条件去寻找外太空的生命。例如，我们一直觉得土星太冷，金星太热，那上面是不可能有生物存在的。但是，是否有可能外太空生物的生命形式与地球完全不同，可以生活在完全不适合地球生物生存的环境下呢?在天马行空的科幻小说中曾描述过这种生物，但科学家却没有找到可靠的证据。

　　细菌可以在砷环境中生长的发现给了我们新的启示。目前被命名的生物有两百万种左右，在已知生命形式中，认为具有剧毒的砷是危害生命的毒素，生物无法生活在这种条件下。但是，美国航空航天局赞助的研究却找到了一种只依靠砷就可以生存的细菌。这样，至少在探索其他星球是否有生命存在的条件时，不再将砷排除在外，这是宇宙生命形式上的突破。

　　

　　使细菌致命的镓

　　

　　抗生素的滥用，使很多细菌产生了耐药性，“超级细茵”就是临床上出现的多重耐药茵，普通的杀菌药物——抗生素药物对它不起作用，病人会因为感染，出现可怕的炎症，高烧、痉挛、昏迷直到最后死亡。因此，人类寻求一种战胜超级病菌的新药物，但一直没有奏效。

　　如今，科学家们发现金属有可能成为消灭这些耐药病菌的有力武器。一种稀有金属镓可能成为抗药性细菌铜绿假单胞茵(即绿脓杆菌)的克星。绿脓杆菌是医院内感染的主要病原茵之一。患代谢性疾病、血液病和恶性肿瘤的患者，以及术后或某些治疗后的患者很容易感染上这种细菌。此茵引起的感染病灶可使患者发生茵血症和败血症，甚至死亡。由于广谱抗生素、激素以及免疫抑制剂的广泛使用，绿脓杆菌对多种抗生素快速产生耐药性，使得临床的抗感染治疗越来越困难。

　　然而，绿脓杆菌有一个致命的弱点：它在合成脱氧核糖核酸(DNA)、传输能量以及保护自己免受氧化时需要大量的铁。科学家于是想是否能够利用绿脓杆菌的这个“死穴”来消灭它呢?他们在稀有金属中发现了一匹“特洛伊木马”——镓。镓的离子大小和携带的电荷都与铁类似，但却无法执行铁的重要任务。于是，他们以假乱真，用分子结构和分子量与铁相似的镓来代替铁，让细茵将它当作铁摄取进去。由于镓攻击细茵的模式非常独特，细菌对这种稀有金属并不会产生抗耐性。因此，细菌在摄取了大量的镓后，等待它的将是“自取灭亡”。通过实验他们得到理想的结果。当研究人员向培养绿脓杆茵的培养皿中添加少量镓后，细茵的数量竞减少只有最初的千分之一。最新的研究显示，除了镓以外，铜也有“消灭”超级细菌的作用。

　　

　　“吃”金属的细菌

　　

　　在自然界有一群具有“特异功能”的细菌，它们以“吃”金属为生。首先发现的是二些“吃”铜的细菌。在20世纪初，一件奇特的事情引起了科学家们的注意：在美国和墨西哥已开采完、并被水淹没的旧铜矿中，发现了大量的铜!这些铜不像是有人放进去的，那么来自何处呢?科学家们猜想，可能是废矿渣中残留的铜，在某种因素的作用下“跑”了出来。经过科学家的进一步观察和研究，将铜从旧矿渣中“请”出来的是一类对铜有着特别喜好的嗜金属细菌。这些细菌以铜为食，进行自身的代谢，生长繁殖，同时促使铜从含铜的硫化物中游离出来，富集到一起，使废矿“死而复生”。

　　以上发现可帮了冶金业的大忙。科学家们认为，有着“铁齿铜牙”的细菌，可以帮助人们采矿和提炼金属，并解决了人们多年来未解决的矿渣再提炼的难题。把含有金属的矿石或废矿渣浸泡在含有嗜金属细菌的水中，就可以达到提炼金属的目的。由于细茵在探测、采集、提炼金属方面特殊的功效，导致了一种新兴冶金工业——生物冶金业的发展。

　　首先，可用细菌来“寻金”。某些芽孢杆茵，如蜡样芽孢杆菌，对黄金有特殊的“敏感性”，它们可以嗅出黄金的气味。因此，人们可以根据这类细菌的分布、增殖数量、与黄金发生的特殊颜色反应等，作为探测黄金矿的依据。人们甚至做成微生物探针，带到野外去用来标示黄金的潜在储量。

　　第二步就是利用细菌来“吃”黄金了。黄金是一种十分贵重的金属，虽然在世界上分布很广，但绝大部分地区的黄金矿产含量非常低。用化学的方法来提炼黄金，成本很高，几吨金矿石只能提炼出几克的黄金。然而，栖息于自然界中的嗜金细菌具有采金和炼金的本领，这些细菌们披挂上阵，利用小巧的身躯随水钻进岩石和矿渣的每一个微小缝隙中，将分散的黄金金属微粒聚集起来，形成天然的黄金矿床。人们就可以从细菌液浸提物中收集到浓度比较高的金子。

　　细茵这种“吃”金属的“特异功能”不仅为冶金业带来了新的生机和希望，而且还有净化环境，清除污染作用。例如，全球大量的核废料正在蚕食着人类的生存空间，清洁这些有毒废料的常规办法通常非常昂贵，而且效果不佳，人类必须寻求一种新的途径来解决核废料对环境的破坏。德国科学家发现了能够在核废料中生存的球形芽孢茵，它们能够清洁核废弃场中的有毒金属。

　　

　　责任编辑：蒲　晖