它們食入鐵銹，清理污染的下水道，并同時產生電能，這些微小的生物中可能包含著原始生命的線索。自從Derek Lovley發現一種神奇的泥土細菌以來，這個微生物家族真的帶給我們許多驚奇。

Lovley早就知道，如果有一些必需的原料，比如硫酸鹽、沼氣等，一些微生物可以在無氧環境下生存，因此，他推測，這些微生物也可能利用鐵來生存。因此，從1987年起，Lovley開始研究泥漿里的微生物，并最終從里面發現了這種“吃”金屬的細菌。他從美國華盛頓附近波拖馬可河中挖取富含金屬的泥漿，回到實驗室后，在試管里加入泥漿，放進一些醋酸鹽——微生物最喜歡的食物——然后觀察。最后，他注意到微小的黑色的礦物質聚集于試管的底部，存在于毛茸茸的紅色的氧化鐵(即鐵銹)的包圍當中。如果把磁石放在試管的一邊，所有的鐵質小片都流向磁石的那一邊。這些黑色的礦物質就是磁鐵礦。

這種可以降解鐵銹的泥土菌，通過向鐵傳遞電子而獲得生存的能量。在這個過程中，它們把鐵銹變成了磁鐵礦。這種生物的代謝方式是獨一無二的：它們利用食物中的金屬來獲得能量，就像人類利用氧氣一樣。磁鐵礦在2百萬年前是地球上儲存的主要磁性礦物，因此，Lovley推測這種微生物可能是早期磁鐵礦產生的主要來源。

從那以后的17年里，Lovley發現了這個細菌家族超過30多種類型，并且測出了一些基因序列。最近他又測出了這個細菌家族中一種更加神奇的細菌的基因，這種細菌能夠產生電能，并且可以凈化被鈾污染的下水道。

“不要小瞧微生物世界的能力，”科學家們相信，自1987年Lovley的發現以來，這一系列泥漿細菌家族的發現以及其他可降解金屬的細菌被不斷的發現，是通向一個全新、具有獨特生物代謝方式的微生物世界的開始。

“我們越來越明朗的看到，這些微生物在地球的微生物總量中占有很大的比例，他們是維護地球環境和生態進步的巨大推動力量。

自從嗜金屬的泥土菌被發現以來，Lovley和他的同事們就在設想利用這種特殊的微生物來保護地下水，解決水污染的問題。因此，科學家們呼吁人們保護這些神奇的嗜鐵銹微生物。

電子牧羊犬“牧放”微生物

作者：亦云

人類放牧的歷史已有數千年，比如牧放山羊、綿羊、牛等。但是人類最初放牧并不是件很容易的事。后來，人們開始利用牧羊犬把牧場里的牲畜集中在一起。例如，一種叫作“博德”的牧羊犬(Border Collie)就具有獨特的本領，可以很輕松地把牛羊集中起來。

那么能否找到一種很簡單的方法集中微生物?其實找到微生物世界的“牧羊犬”，其意義非常重大。比如，在宇宙飛船或國際空間站上，飲用水系統如果被病菌污染將是一件很可怕的事。同樣，地球上的城市供水系統也至關重要。在暴發重大疫情或有恐怖分子對供水系統進行破壞時，迅速把水里的微生物集中起來，然后進行有效處理就顯得尤為重要。

“電子博德牧羊犬”初露鋒芒

由美國航空航天局資助的科學家小組，正在位于美國得克薩斯州的A&M大學里，開發一種能集中微生物的裝置，他們稱這種裝置為“電子博德牧羊犬”。電子牧羊犬的工作原理其實很簡單：一些微生物的細胞膜帶電，如果在這些微生物存在的環境中加一個電場，微生物就會定向移動并最終被吸附，從而達到將微生物集中的目的。

單細胞微生物的細胞膜，把細菌和外部的微環境隔離開。目前的觀點認為，細胞膜主要是由脂類分子構成的雙分子膜，在這層雙分子膜中鑲嵌著多種糖類和蛋白質分子，這些分子共同承擔著微生物細胞和外界的多種交互作用(包括能量和信息傳遞等)。鑲嵌在脂類分子層上的各種分子的表面，都聚集著數量不盡相同的電荷，有的分子帶正電荷，有的帶負電荷。雖然細胞膜的酸堿度和一般的飲用水差不多，但是這些鑲嵌在脂類分子層上的分子，總體上呈現出微電負性的特征，即負電荷多。因此，這些微生物必然會被正電極所吸引。

傳統的微生物探測器在工作時用來盛放微生物樣品的是一個容積很小的水槽，水槽的體積大概只有1升水的千萬分之一。這使樣品檢測面臨一個問題：由于所采集的樣本量非常少，因此，若致病微生物已經在供水系統中廣泛擴散，那么很有可能待測樣本中根本沒有包含致病微生物。這樣，檢測的結果就有可能誤導人們。

蘇瑞舍·佩萊教授等人設計的這種裝置，每小時可以對5升循環水進行處理，這些水在被處理時要經過數百根并聯的管子，每一根管子的直徑大約只有1/4毫米。這些纖細的管子里設置有電極，當這些電極帶正電并且有水流過時，水中的微生物很容易被吸附到管壁上。當把這些電極轉換成負電極時，吸附在管壁上的大量微生物就會瞬間從管壁脫落。這樣一來，便可以把需要檢測的水樣中的微生物聚集起來。

待檢測的水經過這種裝置反復循環幾次后，水樣中大多數細菌和病毒就能夠被吸附。利用這種裝置，十幾升水中的微生物可以被收集在一個只有千分之一毫升的裝置里，在那里自動檢測裝置可以對水樣中微生物的數量和種類進行分析。如此一來，確定水樣中是否含有病原微生物就變得輕而易舉。

佩萊教授介紹說，該裝置可以把水樣中90%的微生物收集起來。接下來他的工作是，和同事拜斯柯克確定電極的工作強度。也就是說，多大的電場強度吸附微生物最適合。同時，用來吸附微生物的纖細管子的直徑和數量也要確定。并且他們計劃在1年內確定實驗用的原型機。

“電子博德牧羊犬”進軍太空

現在，佩萊教授等人正在美國得克薩斯州推廣這個項目，以便對居民的飲用水系統進行更好的監控。同時，他們還在設計體積更小、更輕便的“電子博德牧羊犬”。

在國際空間站或宇宙飛船上，對循環水的品質進行實時檢測尤為重要。在漫長的太空旅程中，水都是循環利用的，比如宇航員呼出的水氣、排泄的汗液甚至尿液等，都要收集起來進行再利用。因此，輕便的“電子博德牧羊犬”將在太空環境中發揮重要作用。