利用细菌的“舞蹈”产生能源,这听起来像是天方夜谭,但是美国南加州大学的一组地质生物学家发现了细菌的一种行为,能够“舞蹈”出电子的轨迹,研究人员正式将其命名为“控电”行为,这或许能够成为一种新的能源来源。研究人员在他们发表在美国国家科学院院刊网络版上的文章中,描述了这一全新的细菌行为。
先前人们一直认为,能代谢金属的沙雷菌仅能依附在金属上,但现在看来,这一观点是错的。相反地,它能够在与金属接触时获得电化学能源,并且在返回原位前几分钟非常的活跃。
研究人员表示,此次发现的“控电”行为将不仅仅是一个新鲜的东西。美国南加州大学地球生物学教授,沙雷菌的发现者,同时也是此项研究的实验室主任肯尼斯·尼尔森表示,希望通过对细菌这一行为的研究,提高微生物制造的燃料电池的能力,产生足够的可用能量。
尼尔森说:“优化细菌远比优化燃料电池复杂。”因此,细菌“控电”行为的发现虽然不能直接实现尼尔森的上述愿望,但却能够帮助研究人员更好地调整微生物制造燃料电池的发电过程。
据悉,“控电”行为是尼尔森指导的一位研究生霍华德·哈里斯于2007年发现的,当时他还只是一名本科生。尼尔森为他安排了看似理想的专业搭配:电影学和生物物理学。尼尔森表示,曾提示哈里斯将细菌的活动拍摄下来。
通过显微镜拍摄是很困难的一件事,但是在合作人生物物理学专家莫萨尔瓦多·纳贾尔的帮助下,哈里斯最终用电脑分析出了一套细菌接近金属氧化粒子时的活动规律。尼尔森回忆说:“我们发现,每当细菌接近这些粒子,就会出现大量的游动活动。”
之后哈里斯发现,细菌在电池的电极附近也会出现相同的行为。当电极关闭时,这种活动就会停止,这表明这种活动是由电流造成的。但是这其中有几点特别引起了研究人员的好奇:为什么细菌会消耗宝贵的能量用于活动?细菌又是如何找到金属并且返回的呢?是否它们是通过电场或是其他细菌的行为感受到的?
遗憾的是,迄今为止,尼尔森和他的团队也只是靠猜测来解答这些问题的。首先,尼尔森认为,细菌会游离金属是因为有太多的竞争者。细菌主要通过两步来获取能源:吸收溶解的养分之后再通过呼吸作用将这些养分转化为有用的生物形式;或是向电子接受体,如铁或锰释放电子。如果一种金属表面聚集了太多细菌,以至吸收养分不那么容易,因此细菌就会想要游离金属回到原来的位置上去。
不过,哈里斯及其合作者南加州大学地球科学副教授曼迪·沃尔德计划开展其他实验,以弄清沙雷菌究竟是如何找到电子接受体并准确返回原来位置的。(生物谷Bioon.com)