地桿菌

　　有一種細菌與地球上的其他任何生命都不同，這種細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，它們就會趕來：它們是以電為食的活細胞。

　　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，塵土就會分開。如果沒有分開，很可能就是被細菌生成的“電纜”連接在一起。雖然經由通電而復活的弗蘭肯斯坦只是科幻小說，但這種“食電細菌”卻是真真實實的，隨處都可能蹦出來。

　　泥漿中的食電細菌

　　食電細菌形狀、大小各不相同。幾年前，生物學家發現有些食電細菌長出了毛發狀的細絲，就像電線，能在細胞和它們的環境中來回傳輸電子。他們把這種電細菌叫做“微生物納米線”。

　　目前已知的食電細菌有兩種：希瓦氏菌和地桿菌。它們能用一點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這種細菌，結果發現，從本質上說，這種生物吃入的和排出的都是電。

　　在上個月加利福尼亞召開的“戈德施密特地球科學大會”上，南加利福尼亞大學洛杉磯分校肯尼斯·尼爾森實驗室的李雪林(音譯)匯報了他們的實驗結果。南加利福尼亞大學的雅米妮·楊格匯報了另一項獨立實驗，他們的細菌樣本來自加利福尼亞莫哈維沙漠死亡峽谷的一口井。楊格的導師穆·厄爾那伽說，迄今他們已經培養出了食電細菌，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·羅威已經識別出8種不同的食電細菌，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。“這意味著還有一個整體的微生物世界是我們從不知道的。”

　　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，帶到實驗室，插入電極進行培養實驗。他們檢測了沉積物的自然電壓，然后施加了一個略高的電壓和一個略低的電壓，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菌的信號。

　　“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’？”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物質。對人類來說，這就像我們直接把手指插進電插座去充電，是極其危險的。

　　對這種細菌，人們也不用太吃驚，因為生命本來就是電子流，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。”我們的細胞分解糖，電子流經一系列復雜的化學反應最終與缺乏電子的氧結合。

　　在這一過程中，細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。電子循環是合成ATP的關鍵步驟。“生命非常聰明。它能算出怎樣從我們吃的食物中吸出電子，控制電子平衡。”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。”尼爾森說，“電子必須流動才能獲得能量。這也是為何一個人掐住另一個人的脖子讓他無法呼吸，他會在幾分鐘內死去。切斷了氧氣供給，電子就無法流動。”

　　食電細菌的發現表明，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。“這是真正的外來物種。從某種意義上說，這就是異形。”尼爾森說。

　　實際與研究用途

　　對于下一階段的實驗，紐約倫塞勒工學院微生物學家尤利·喬拜說，細菌應該不是在一個電極上生長，而是在兩個電極之間生長。這些細菌能從一個電極上很快吃下電子，并在另一個電極上釋放電子，所以它們可以作為一種能源。

　　喬拜相信，人們會很快發現既能吃下電子，又能呼出電子的細菌細胞。“一種生長在兩個電極之間的食電細菌，事實上就能將自身生命永遠維持下去，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養著。”

　　美國國家航空航天局也對這些地下生命很感興趣，因為這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，食電細菌也有著實際的用途，比如創造用于清潔下水道或地下污水的生物機器，它們能從環境中獲取自身所需的能量。尼爾森將這種生物機器稱為自供電有用設備(SPUDs)。

　　除了實際用途以外，另一個有前景的方面是用食電細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值是多少、需要多少電液就能讓一個活的電細菌繼續生存？“對食電細菌來說，所需的能量是維持生命，維持生存。”喬拜說。在這一狀態下，細胞不能生長或繁殖，但還能修復細胞器。比如改變實驗電壓，從細胞上榨取能量，以找到這個最小絕對值。