快瞧!快瞧!一大波细菌来了

细菌是微观的单细胞生命形式 。 细菌细胞比人类细胞更小 , 并且内部结构更简单 。 尽管简单 , 但细菌可以生活在我们这个星球的不同环境里 , 包括热泉、高盐湖、最高山顶和最深洋底等 。
快瞧!快瞧!一大波细菌来了
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生活在地球上的我们 , 正在陷入麻烦的旋涡 。
化石燃料、含碳量高的食品 , 正在对气候造成破坏性影响;一次性塑料 , 逐渐淹没陆地和海洋;无法用抗生素杀死的致病微生物 , 挑战着公共卫生安全……
但希望无处不在 。 近来有证据表明 , 我们可以通过将二氧化碳从大气中去除 , 来减缓气候变化的步伐;我们不需要大量的碳参与也能生产出高质量的蛋白质;我们可以清理地球污染并降低抗生素耐药性的影响 。
这希望的缔造者 , 就是与我们朝夕相伴的细菌 。 听起来似乎不太可能 , 但这些不起眼的微生物 , 确有可能保障我们未来的健康和幸福 。
现在 , 让我们走进世界各国的实验室 , 感受一下这些能够消灭污染、吞噬废物、产生能量并帮助人类保持健康的“小东西” 。
细菌是医者
细菌是有害的 , 它带来了肺结核和霍乱等致命疾病 。 抗生素因为能够杀死细菌 , 成了20世纪最重大的发明之一——事实上 , 在过去的80年中 , 仅“青霉素”就挽救了大约2亿人的生命 。
但细菌也可能是有益的 。 在每个人的皮肤和内脏中 , 都有着数万亿有益细菌和其他微生物 。 这些“好细菌”不仅可以帮助我们从食物中摄取能量 , 而且有时可以保护我们免受致病的“坏细菌”的侵害——比如 , 当好细菌占据了所有可用空间时 , 坏细菌就无栖身之所 。
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事实上 , 在人体内 , 好细菌天然地“霸占”了可用空间 。 但是 , 长期服用抗生素的人使这一状况发生了改变 。 该类药物为了消灭诸如艰难梭菌(感染艰难梭菌可引起腹泻、恶心和发烧等)等致病微生物 , 却也无差别地杀死了肠道中的有益细菌 。
现在 , 研究人员提出了一个令人惊讶的治疗艰难梭菌感染的方法 。 那就是将来自健康志愿者的粪便样本 , 转移到患者的肠道中 。 这样 , 粪便中包含的好细菌可能会通过挤占艰难梭菌的生存空间 , 从而将其“淘汰” 。 这些“粪便”还可以帮助治疗其他疾病 , 但目前尚不清楚它是如何做到的 。
此外 , 研究人员已经对一些人类经常打交道的细菌有了深入了解 , 将它们用于医学中 。 比如 , 大肠杆菌现在对于研究人员就像一台微型、可编程的生物计算机 , 可用于治疗疾病 。 一些大肠杆菌的菌株可以找到肿瘤并在其内部生长 , 使它们成为提供癌症疗法的合适载体 。
美国纽约哥伦比亚大学的研究人员已经开始展开实验 , 他们将额外的DNA植入大肠杆菌 , 使其能够制造出称为“纳米抗体”的有效抗癌分子 。 该DNA还会促使大肠杆菌细胞在肿瘤中繁殖然后自毁 , 从而用制造出的纳米抗体清洗癌组织 。 当该大肠杆菌被吞食 , 会以肿瘤为目标发动攻击并将其摧毁 。 他们在小鼠中测试了该方法 , 并获得了可喜的结果 。
但是 , 用基因工程微生物治疗人的做法存在道德和安全问题 , 受到法律法规的限制 , 目前尚无法对人类进行试验 。
细菌是化学家
细菌是非凡的化学家 。 它们不仅可以制造强大的抗癌药物 , 还可以生产出可再生的生物燃料 。
英国曼彻斯特大学的研究人员改造了一种被称为“成纤维细胞活化蛋白(FAP)”的酶——这种酶存在于许多细菌中——使其可以通过发酵分解人类食物垃圾并产生丙烷气体 。 丙烷可以用于运输燃料以及家庭取暖和烹饪 。
这种利用细菌发酵的方式 , 还可以应用于工业生产 。 大多数工业发酵系统是由钢制成的 , 必须仔细消毒以确保无有害微生物进入发酵罐 , 否则将导致效率低下 。 研究人员将FAP酶植入盐单胞菌 , 盐单胞菌是少数能够在异常咸水中生存的微生物之一 。 由于盐单胞菌发酵系统使用盐水进行操作 , 因此无需进行昂贵的灭菌处理——因为除盐单胞菌之外 , 几乎没有其他细菌可以在盐水中存活 。
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如此一来 , 即使在塑料等材料制成的廉价反应器中也可以进行发酵 , 从而使得投资成本大大减少 。
细菌还有其他几种产生生物燃料的方式 。 其中一种方法涉及一些不寻常的细菌种类 , 它们通过吃掉并排泄电子来发电 。 在合适的环境中将电极贴在地面上 , 这些“电活性”细菌的菌落将开始在其周围生长 。