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文 ◎ 邱尚德、方洪
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细菌不全然与疾病联系在一起,有一种蓝细菌可以在极度缺乏养料的月球土壤里生存。科学家设想,有一天人类移居月球,这种蓝细菌或许可以帮助我们……
日常生活中细菌几乎无处不在,不过细菌不见得总是与疾病联系在一起。有许多细菌甚至在生活和工业上有巨大的用途。
最近科学发现一种蓝细菌(Cyanobacteria),可以在极度缺乏养料的月球土壤里生存。科学家设想,如果有一天人类移居月球或其他星体,这种蓝细菌或许可以帮助我们,将月球贫瘠的土壤变成能源和肥料的来源。
那么蓝细菌是如何做到这一点呢?
极端环境中的生存者
通常适合人类生存的温度、水和养份条件,也是多数微生物所喜爱的环境,其中当然也包括细菌。但是有些细菌却能在人类认为是极端的环境中旺盛的生长,这类生物被称为极端微生物。
一些细菌存在于温泉中,被称为嗜热细菌;另一些居住在高盐湖中,称为喜盐微生物;还有一些存在于酸性或碱性环境中,被称为嗜酸细菌和嗜碱细菌;另有一些存在于阿尔卑斯山冰川中,被称为嗜冷细菌。
蓝细菌也是很泼辣的微生物,这种光合自养菌也是已知的最古老的生物。它的正常生长需要一些基本元素,如氮、硫、磷、维生素和金属元素,如钠、钾、钙、镁、铁、锌和钴等。更重要的是,它还可制造氧气,这可是人类所必须的。
月球基地 蓝细菌帮忙
美国太空总署(NASA)的科学家最近在实验室分离出一种顽强的蓝细菌,它可以生长在不利于生存的月球土壤里。这令太空科学家兴奋不已,究其原因,还要从设想中的月球基地说起。
NASA计画在二零二零年送太空人重回月球,以实现建立永久月球基地的终极目标。但是维持这样的基地本身就是一个大的挑战。
其中一个原因是,在地球和月球之间往返运送食物、燃料与其他补给品将是一大笔花费。因此,如果月球上能够自己生产即使是一公克的资源,都有助于降低开支,同时也使得基地更易维持下去。
这样一来,具有奇异力量的蓝细菌就相当有用了。
因为未来的月球(基地)移民者,也许能够利用它从土壤中萃取出可以用来充当火箭燃料或者作物肥料的有用资源。
美国太空总署德州休斯顿约翰逊太空中心的布朗(Igor Brown)说:“月球土壤不利于植物生长,因为许多养份都被锁在植物无法破解的坚硬矿物中。而有些蓝细菌可以解决这个问题。”
蓝细菌生存在水气饱满的环境中。严格说来,它是一种细菌,不过却可以像植物一样,通过光合作用生产所需的食物。蓝细菌有时被称为“蓝绿藻”,其实与看起来相似的藻类一点关系都没有。
来自温泉的蓝细菌
蓝细菌可以生活在高温的温泉中。在七十五摄氏度时,它是黄色的,随着温度的降低颜色会变深,从桔色、锈色直到棕色。(USGS/David E. Wieprecht)
布朗领导的研究小组发现,某些蓝细菌却可以在提供水、空气与光之后,自在的在月球土壤中生活。布朗与小组成员试着在模拟月球土壤的物质中培养种类不同的蓝细菌。这种土壤包含大量在月球相对丰富的钛铁矿。
研究人员从怀俄明州黄石公园的温泉中取出多种蓝细菌,将它分别放入装有水及拟似月球土壤的容器培养。后来人们发现,其中一些蓝细菌开始产生可以有效降解包括钛铁矿等坚硬矿物的酸剂。
布朗说,它们可以利用这种方式取得养份来生长、繁殖。若是用人工来降解这类矿物,就必须耗上大量能源产生高温来解决。而蓝细菌却只需要日光,虽然它们萃取养份的速度不及人工加热这些土壤。
目前已发现好几种可生长在类似月球土壤中的蓝细菌。一种刚刚发现,被命名为JSC-12的新品种引起了研究人员的极大兴趣,因为它能降解土壤中所含的坚硬矿物。由于这种品质,它很可能在未来开发月球的过程中担当主力。
水耕温室
从月球土壤中提取资源是个复杂的过程。布朗表示,他可以预见在未来的月球,可以用许多装有月球土壤的小型容器,辅以水与日光,来养殖蓝细菌,制造养料。
利用蓝细菌从月球土壤中萃取出来的成份,可以进一步用其他细菌来降解,从而制成富含养份的浓缩液。这些浓缩液可以做为肥料,提供在温室中种植的粮食作物。蓝细菌降解矿物所得的甲烷,则可以用来作为火箭的燃料。
布朗说,在更远一点的未来,可以收集、精炼蓝细菌由土壤萃取出来的铁与其他成份,以便生产出在月球建造机器与其他部件的金属。
研究人员目前正在研究生产蓝细菌的简易方法。他说:“我们正学着如何在最低的条件下培植蓝细菌。”◇