吃金屬的細菌聽過嗎?自來水中有些細菌愛吃錳,常導致供水堵塞

宇宙科學人 發佈 2020-08-19T18:24:59+00:00

有機物食物是動植物獲得營養和能量的重要因素,動物通過消化有機物來產生維持生命活動所需的營養物質和能量,植物也是如此,那麼微生物呢?研究發現,有大部分微生物也以有機物為生,它們通過分解作用將有機物分解為無機物,從中獲得養分和能量。

有機物食物是動植物獲得營養和能量的重要因素,動物通過消化有機物來產生維持生命活動所需的營養物質和能量,植物也是如此,那麼微生物呢?研究發現,有大部分微生物也以有機物為生,它們通過分解作用將有機物分解為無機物,從中獲得養分和能量。但也有一些細菌是以無機物為食的,例如喜歡吃金屬的特異細菌。



前段時間,《自然》期刊上出現了一篇關於細菌研究的論文,加州理工學院的微生物學教授傑瑞德·里德貝特是該論文的第一作者。該論文指出,傑瑞德和他的團隊在實驗室里發現了一種能夠從錳元素中獲取能量的細菌。這種細菌可以通過氧化作用將二價的錳轉化為四價的錳,那麼研究人員如何發現該現象呢?



傑瑞德團隊的發現和歷史上很多偉大的科學發現一樣都起源於偶然事件,根據傑瑞德的敘述,幾個月前他還在實驗室里做與錳相關的實驗,實驗做完後忘記將使用過的玻璃容器清洗乾淨,然後將它們遺留在洗手盆中。之後傑瑞德外出工作,幾個月沒有進入實驗室,也沒有其他人進入實驗室。

等到他回來後,發現洗手盆里的玻璃容器中出現了一堆黑色物體。這黑色物體是什麼呢?傑瑞德不禁好奇,然後回想起他在幾個月前忘記清洗實驗器材然後就離開了,才認為玻璃容器里已經變黑的是錳。這種推測符合實際情況,因為二價錳被氧化之後確實會變成黑色的四價錳。那麼是什麼使得原來的錳單質發生了質變呢?



傑瑞德和他的同事決定深入研究,他們先發現玻璃容器是密封好的,外面的空氣很難進入到其中,於是他們將目標鎖定為自來水。然後他們鑑定了玻璃容器中的物質,確定它就是氧化錳。綜合這兩步分析,最終他們確定是自來水中的微生物氧化了錳單質。傑瑞德團隊的實驗首次證實了自來水中的微生物會氧化錳,這可以解釋發生在許多自來水供應系統中的現象。



一直以來,負責自來水供應系統維護的工人發現供水系統偶爾會被成團黑色的物體給堵塞住,經過鑑定這團黑色物體其實就是氧化錳。也就是自來水中的微生物氧化了錳單質,從而導致供水系統被堵塞。那麼水中的錳元素又是從何而來的呢?實際上錳元素廣泛存在於自然界的土壤、河流、山川中,它們通過沉積集中在地下,液態水流過後將其帶走。



地球上除了存在「吃錳」的細菌之外,還存在吃「鐵」的細菌,它們幾乎都是通過氧化作用來消耗原來的金屬單質,將它們都變成氧化物。這種情況有時候需要預防,有時候則需要加以利用。

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