细菌:谁说我们都是大坏蛋?32亿年前还曾帮助人类进步

2017-05-19 10:05 来源:中国科普博览 
2017-05-19 10:05:54来源:中国科普博览作者:责任编辑:肖春芳

  最近网上有个去金字塔旅游感染超级细菌的故事,吸引了不少人的注意。

  2015年年底,Strathdee和丈夫Tom Patterson一块儿到埃及旅游,丈夫Patterson就病了。确诊Patterson感染了一种超级细菌——鲍曼不动杆菌,更可怕的是,抗生素也救不了他,几乎是濒死的症状了,幸好,妻子无意中发现了噬菌体, 通过往体内注入噬菌体病毒,让病毒杀死体内的细菌,最终竟取得了成功。

  大部分人觉得细菌是致病的,甚至致命的,就像上面提到的这个超级细菌。

  然而,你知道吗?其实,细菌还有很多用途。

细菌:谁说我们都是大坏蛋?32亿年前还曾帮助人类进步

(图片来源于网络)

  32亿年前的铁细菌:人类进步不可或缺的矿物资源

  发现在非洲南部的单独曙细菌化石是迄今为止科学家发现的最古老的细菌化石,也是所有古生物化石中最古老的代表。长期以来,科学家一直没有发现这些原始生命的其它可靠的化石。

  后来,一些科学家在对水成岩中的风化型条带状富铁矿的成因进行分析时,竟然发现这种富铁矿是由一种生活在远古的微生物--铁细菌形成的;而且,形成这些富铁矿的那些铁细菌生存的年代最早也可以上溯到32亿年前。

  铁细菌具有一般细菌的共同特征,都是直径只有几微米到几十微米的单细胞生物,而且是细胞内没有形成细胞核的原核生物,只有在放大成千倍的显微镜下才能发现它们。铁细菌在生活过程中,摄取铁质和硅酸等无机物。在沼泽和湖泊中,铁元素通常以可溶性的氢氧化亚铁的形式存在,被铁细菌慑入后,在菌体内经过酶的催化作用,把它氧化成不溶性的三氧化二铁。

  这些不溶性的铁化物和硅化物等无机物被铁细菌分泌到体外,就形成了以铁为主要成分的皮鞘。十分有趣的是,铁细菌的皮鞘往往比其身体大几倍或几十倍。铁细菌可以在皮鞘中前后移动,有时还可以伸出鞘外,重建新的皮鞘,而脱落的皮鞘就在水中沉淀下来,聚集成铁矿。你可能不会想象到,这种生活在亿万前年的铁细菌,竟是通过这样的生活方式,成了造铁的“能工巧匠”,为今天的人类提供了极为丰富的铁矿资源。

  在美国、加拿大、苏联、澳大利亚、印度和非洲南部前寒武纪距今18亿年到32亿年前的沉积岩中,科学家都发现了条带状的铁矿层,其中普遍含有铁细菌化石。如果将岩石或矿石磨成薄片,在高倍率的生物显微镜或电子显微镜下观察,就可以看到铁细菌化石。

  铁细菌大多是好氧微生物,但又需氧不多。科学家推测,32-34亿年前的地球大气具有高度的还原性。那时,大气中几乎没有氧气存在,仅有二氧化碳、甲烷和氢气。到了32-31亿年前,蓝细菌出现了。在其后直到27亿年前的岁月里,这些蓝细菌摄取原始的还原性大气中的二氧化碳,通过叶绿素进行光合作用,产生出游离的氧气并释放到大气中,使大气中的氧气含量逐渐增加,这就为好氧的铁细菌提供了良好的生活条件,从而保障了它们能够不断地摄取水中的氢氧化亚铁并把之氧化成不溶于水的三氧化二铁沉积到水底。

  可见,今天常常引起人们恐慌和误解的细菌,它们遥远的祖先不仅奠定了整个生物界在以后的岁月里进化发展的生物学基础,而且其中的一些分子还为发展到今天的智慧生物--人类的进步积累了不可或缺的矿物资源。

  不仅如此,细菌还可以染色。

  细菌分离天然色素染出彩色布料

  英国设计师的一项发现将细菌也纳入了染色的“环保大军”中。

细菌:谁说我们都是大坏蛋?32亿年前还曾帮助人类进步

  据英国猎奇网站报道,英国纺织品设计师Natsai Chieza发现了能创造出颜色的细菌,并将其应用于丝织物染色。Chieza从龙蒿、牛之、鼠尾草等香草的根周围提取了土壤样本,分离出了链霉菌属等细菌,并放到培养皿中培养。她发现,这些土壤细菌的细胞本身就有颜色,包括深蓝、靛蓝、橙色和鲜红色,且能渗透出各种颜色的天然色素。然后,Chieza将丝织物放入培育着的土壤细菌中,令其着色。最终,这些细菌创造出了独一无二的图案。下一步,Chieza还考虑培养转基因细菌来创造出其他的颜色。

  但是,细菌染色后的衣物对人体真的安全吗?能否大批量生产呢?对此,浙江理工大学材料与纺织学院教授刘今强解释道:“细菌染色算是微生物染色的一种。在人们使用合成染料前,曾经通过微生物进行染色。不过现在运用得很少,基本上只有在通过显微镜对生物体进行观察时,才会进行微生物染色。”  但是,刘今强表示,染色有很多标准需要依照,比如色彩牢度、鲜艳度,因此Natsai Chieza的研究还需要继续试验才能断定是否成功。

  从上面看来,原来细菌也没有那么可怕,它还有招人喜欢的一面。以后再也不用谈细菌“色”变了,它或许能为人类生活增光添彩!

细菌:谁说我们都是大坏蛋?32亿年前还曾帮助人类进步 

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