我们认为细菌是有害的、致病的、看不见的生物。但实际上,只有少数物种是危险的。大多数细菌都是有益的,没有它们,地球上就不可能有生命。
细菌有助于降解死去的动物和植物,并将有价值的营养物质带回地球。一些物种还帮助清除环境中的有害污染物,这一过程被称为生物修复。利用生物修复技术,重金属、石油等有毒物质不再对环境造成危害。细菌也是有毒化学物质的廉价而精确的传感器。
意义
土壤中数量最多的生物是细菌。它们是营养循环或生物地球化学循环的必要组成部分,其中碳、氮、硫和磷在生物和环境之间循环。没有这些循环,就不会有蛋白质、糖和脂肪等主要元素的交换,也就不会有生命。
细菌作为生物传感器
根据美国环境保护署的数据,美国工业每年产生2.92亿吨危险废物,其中至少有4000万吨被排放到环境中。测定和定位有毒废物的传统化学分析方法昂贵,而且往往不准确。因此,科学家设计了生物传感器,它是可以定位污染物的转基因细菌。
生物传感器不需要昂贵的化学物质或设备,而且在几分钟内就能工作。有些细菌遇到某种有毒化学物质时会发光。还有一些人只要身体健康就会发光,但一旦被毒素杀死就会停止。
细菌对抗污染
工业中的重金属和有毒合成有机化学品,包括杀虫剂、石油产品、炸药和阻燃剂,构成严重的环境和健康风险。它们进入土壤、空气和水,对自然分解过程具有极强的抵抗力。生物修复使用某些细菌消化有毒物质,并将其转化为危害较小的物质。在某种程度上,生物修复是自然发生的,但它通常是通过添加细菌“食物”来加强的,比如磷和氮,它们能使细菌生长得更好,更有效地清洁化学物质。与传统技术相比,生物修复通常更便宜,劳动力也更少。
具体选择细菌
工业污染和石油泄漏的规模往往很大,需要加强生物修复,即研究人员选择在特定污染物上生长的细菌或能代谢特定污染物的转基因细菌。这种细菌的添加被称为生物强化,用于清理水中的石油泄漏。此外,研究人员还对抗辐射细菌进行了基因改造,使它们在清理受放射性物质污染的场所时更加有用。
意义
有益细菌是清除有毒废物的必要工具,如果没有它们,环境中的许多事故就会酿成灾难。1989年,埃克森瓦尔迪兹号(Exxon Valdez)油轮在阿拉斯加威廉王子湾(Prince William Sound)海岸线附近触礁,引发了历史上最严重的石油泄漏事件之一。研究人员仍在研究如何彻底清洁这些原始水域。在事故发生后的头五年里,由于生物修复的成功,石油以大约70%的速度消失。