細(xì)菌是地球上分布最廣泛的生物之一，我們用肉眼看不到它們的真實(shí)面目，但它們卻蘊(yùn)藏著許多化腐朽為神奇的超能力。
存活在地球上一些最荒涼環(huán)境中的藍(lán)藻細(xì)菌能吸收二氧化碳并排放氧氣，研究人員將這些微小的生物與人類未來(lái)可能出現(xiàn)的火星生活聯(lián)系在一起。藍(lán)藻細(xì)菌借助光合作用產(chǎn)生能量，但是它們進(jìn)行光合作用所需要的陽(yáng)光遠(yuǎn)低于栽培其他植物所需要的陽(yáng)光。研究人員發(fā)現(xiàn)，藍(lán)藻細(xì)菌的光合作用借助了一種特殊的葉綠素——葉綠素f，將遠(yuǎn)紅外線和近紅外線轉(zhuǎn)變成能量。這是它們能夠在低光照環(huán)境下存活的原因。
將藍(lán)藻送往火星為人類制造氧氣成為可能。現(xiàn)在，最新的研究已經(jīng)給人類在地球外生活所需的氧氣來(lái)源提供了一個(gè)探索方向，你或許無(wú)法在未來(lái)二十年里真正生活在火星上，但當(dāng)你前往火星時(shí)，至少能夠像在地球上一樣正常呼吸。
目前，世界各地都在廣泛利用太陽(yáng)能，利用太陽(yáng)能的一大前提條件是晴天。那些陰雨連綿的地方怎么辦？于是科學(xué)家們?cè)诩?xì)菌上動(dòng)起了腦筋。加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種便宜且可持續(xù)的方法，利田鄒蔭將光轉(zhuǎn)化為能量來(lái)制造太陽(yáng)能電池、這種新電池產(chǎn)生的電流密度比以前此類設(shè)備更強(qiáng)，且在昏暗光線下的工作效率與在明亮光線下一樣。
以前制造源于生物的電池時(shí)，采取的方法是提取細(xì)菌光合作用所用的天然色素，但這種方法成本高，過程復(fù)雜，需要用到有毒溶劑，幾可能導(dǎo)致色素降解。為解決上述問題，研究人員將色素留在細(xì)菌中。他們通過基因工程改造大腸桿菌，生成了大量番茄紅素，番茄紅素對(duì)吸收光線并轉(zhuǎn)化為能量來(lái)說(shuō)特別有效。研究人員為細(xì)菌涂上了一種可以充當(dāng)半導(dǎo)體的礦物質(zhì)，然后將這種混合物涂在玻璃表面。他們把涂膜玻璃作為電池陽(yáng)極，生成的電流密度達(dá)0.689mA/cm2，而該領(lǐng)域其他研究生成的電池密度僅為0.362mA/cm。
研究人員稱，這一工藝會(huì)將色素的生產(chǎn)成本降低百分之十。他們的終極夢(mèng)想是想找到一種不會(huì)殺死細(xì)菌的方法，從而無(wú)限地也制造色素。這種源于生物的材料還可廣泛應(yīng)用于來(lái)礦、深?？碧揭约捌渌凸猸h(huán)境領(lǐng)城。
隨著研究的不斷深人，細(xì)菌的功能動(dòng)能被進(jìn)一步挖掘，羅馬大學(xué)物理學(xué)教授列奧納多開發(fā)出一系列由紐菌供能的微型電機(jī)在這種特殊電機(jī)中，研究者使用了基因工程修正過的大腸桿菌，在微型電機(jī)陣列中，每個(gè)電機(jī)外表上都被蝕刻15個(gè)微室，當(dāng)研究者滴入一滴包含數(shù)千余游動(dòng)細(xì)菌的試劑后，細(xì)菌會(huì)一個(gè)個(gè)游入微中，頭部在內(nèi)，鞭毛在外。在合力作用下，細(xì)菌變成了微小的螺旋槳，像流水轉(zhuǎn)動(dòng)水車一樣轉(zhuǎn)動(dòng)微型電機(jī)。
由于改造后的大腸桿芮有自己的游泳方式和行為特點(diǎn)，研究者特意在電機(jī)上建立了45度角的坡道，使擔(dān)矩最大化，將這些大腸桿菌趕進(jìn)微室，讓鞭毛在腔室外面自如鞭打，推動(dòng)單個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。為了聚集和控制細(xì)菌，研究者每隔10秒就用激光點(diǎn)亮一次電機(jī)系統(tǒng)，從而使系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)組件都能步調(diào)一致。這種電機(jī)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單且成本低，能讓細(xì)菌對(duì)環(huán)境中的不同信號(hào)做出目標(biāo)反應(yīng)。
在美國(guó)，每年有超過34萬(wàn)千米的石油和天然氣管道用于運(yùn)輸160億柄左右的原油、精煉石油及液化天然氣。此外，還有長(zhǎng)這教百萬(wàn)米的管道地埏于海底。這些管道一旦破裂，無(wú)論從商業(yè)還是環(huán)境的角度來(lái)看，代價(jià)都是慘重的。因此，開發(fā)一種可靠、有效的監(jiān)控方式迫在眉睫。
科學(xué)家們注意到，一些生長(zhǎng)在土壤和海洋中的組菌可以吞噬某些碳氧化合物并在此過程中產(chǎn)生一定的電壓，密西比州立大學(xué)的環(huán)境工程師古德正在研究將細(xì)首包裝成傳感器。這種細(xì)菌傳感器長(zhǎng)約幾厘米，附著在管道外部，可與現(xiàn)有的設(shè)備協(xié)同工作，優(yōu)化僅器檢測(cè)，并減少?gòu)墓艿乐行孤┎⑽廴经h(huán)境的石油和天然氣的數(shù)量。
細(xì)菌傳感器工作時(shí)就像一塊以生活在海水和海洋沉積物里的細(xì)菌為基礎(chǔ)的電池。它一側(cè)的陽(yáng)極由含有一定濃度、嗜食碳?xì)浠衔锏募?xì)菌多孔膜制成。當(dāng)碳氯化合物分子通過該膜，細(xì)菌便會(huì)吃掉它們，接著電子穿過調(diào)節(jié)和測(cè)量電子流的電阻器，不斷移向陰極，陰極內(nèi)嗜食電子的細(xì)菌菌落便可以美美地飽餐一頓了。
這種能吃掉碳?xì)浠衔锏募?xì)菌傳感器既可用于管道，也可用于油輪、卡車和儲(chǔ)油罐。研究人員正在研究開發(fā)一個(gè)更大的系統(tǒng)來(lái)吞噬泄漏物，以減輕污染后的清理工作，保護(hù)環(huán)境。
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