

明尼苏达大学(圣保罗)的研究人员已经成功地让一种细菌用一小股电流代替了它们通常以部分氧化的铁为食的习惯——这项技术可能最终使这些微生物成为有用的生物燃料生产者。
这项研究中涉及的细菌是Mariprofundus ferrooxydans,它栖息在海底热液喷口附近。与其他产铁细菌一样,M. ferrooxydans依靠一种叫做亚铁离子(FeII)的可溶性铁作为它呼吸所需的电子来源。当存在大量氧气时,亚铁离子会很容易地将额外的电子交给氧气,变成更稳定的三价铁(FeIII),也就是我们所知的铁锈。
由于先前的研究表明,这些窃取电子的微生物利用细胞外层的蛋白质进行“盗窃”,因此明尼苏达州的科学家们决定尝试直接将电子喂给细胞表面。
在他们的实验中,研究人员将一些M. ferrooxydans沉积在电极表面,该电极被调谐到释放与FeII提供的能量水平相同的电子。为了让这些微生物在新环境中开始生长,科学家们还在混合物中加入了一些细菌的天然食物——FeII。
让这些微生物在电极表面繁殖了四周后,他们刮下了一些,并在没有FeII的环境中将它们移植到一个新的电极上。令人惊讶的是,这些细菌仍然茁壮成长,甚至在一些被进一步移植到第三个电极后也是如此。研究指出,仍有少量营养物质提供给该菌落,但数量远不足以支持细菌的明显生长。

结果表明,像M. ferrooxydans这样的细菌能够利用电极产生的电流捕获二氧化碳并进行繁殖。从人类对能源的需求来看,有趣之处在于,通过摄入二氧化碳并利用它来制造新细胞,这些细菌实际上是在利用电能以一种人类可以作为燃料的形式储存碳。
最终,研究人员希望能够扩大这种方法,利用太阳能电池或其他非化石能源产生的电力,制造一种新型的生物燃料。这将对各种用途大有帮助——例如,它将为风能和太阳能农场产生的多余能源提供储存方式。
当然,研究人员也清楚“扩大规模”几乎是任何生物燃料方法都会面临的挑战。正如一位参与该研究的科学家告诉发表了这项研究的《美国微生物学会》杂志《Mbio》:“如果让这一切奏效需要100个步骤,那么这仅仅是第一步。”