重大发现总是源起偶然 海底深处神秘电网显露真容

丹麦奥胡斯大学的一个交叉学科课题组上月25号在国际顶级学术期刊Nature上发表了一篇研究论文,揭示了一种生活在海洋底部的“导线状细菌”,每一个厘米级别长的“导线状细菌”包含一组从头至尾相互绝缘的细丝,该研究揭开了海床内电流的神秘面纱——海底深处的细菌能通过微不可见的电网将彼此相连。

该研究是丹麦奥胡斯大学微生物生态学家Lars Peter Nielsen以及该校纳米探针课题组共同完成的。

一开始Lars Peter Nielsen和他的同事从奥尔胡斯海湾及其他大学附近的海域20米深的海底铲出一些海泥,带回到实验室的烧杯里。研究人员开始从水中抽离氧气,按照猜测,细菌之间会传递物质,那些在海泥里面生活的细菌会逐渐发现他们的氧气源头被切断了,研究人员会记录下海泥中的能被传感器检测到的化学变化。

然而,Nielsen和他的同事发现几乎在研究者刚开始抽氧的时候,表面生活的细菌就开始停止消耗海泥中的氢化硫。这些反应发生的太快,比任何一种化学或物理变化如渗透作用都要快。进而观察到通过改变海水氧气含量使得海床的硫层能在短短一个小时之内抬升12厘米。几百年来人们一直认为海床的演变需要上万年的时间。

Nielsen经过充分的分析,认为最可能的解释是细菌通过某种方式以电子传输通讯。该发现发表在2010年2月的Nature杂志上。随后Nielsen教授邀请该校纳米探针课题组的研究人员一起,对该现象进行了细致的大范围分析和验证,最终发现了海泥中生长的这些迄今为止从未被报道过的多细胞连接的可导电长体细菌。

研究人员认为海床的形成和演变一直以来都是关注的重点,因为这既关系到对海洋环境的影响也同时对整个地球环境的演变有至关重要的作用。对海床电流这样细致入微的研究,没有敏锐的观察力和对未知领域的极强探索精神很难完成。

在如何开展这项研究这个问题上,丹麦奥胡斯大学纳米探针专家董明东教授接受生物探索采访时说到:“为了寻找答案,我们课题组通过电子显微镜,也就是把起关键作用的海底污泥放大几千倍,试图希望发现重要的线索。但是,根据我们研究以及其他研究人员已有的研究,对海底层演变起关键作用的可能会是海床中的矿物,或者微生物以及微生物分泌的酶。所以在电子显微镜搜索的过程中,其实是很茫然的,不亚于大海捞针。”所有的重大发现往往出现在偶然的一个转机。“在偶然的一次实验当中,我们发现了一种新型的导线状的细菌。这个发现出乎所有人的意外也让所有人欢喜鼓舞,因为这种导线状的细菌可以长达数厘米,看起来实属意外但又必然蕴藏着神秘的科学机理”

该课题组研究人员表示,接下来进一步的研究重点将会逐步探索这种新奇的生物能否被人类作为一种新的电学器件来利用。举例子来说,比如当前研究热点和前沿的微生物电池,如果可以了解和掌握这种生物的特性,让这些微生物人工大量繁殖,那不难想象微生物电池将非常有希望变成现实,就如同当前众多生物化工行业中的发酵细菌一样。再比如,生物传感器,我们人体内也存在各种必需的细菌,如果能有机的把这种导电细菌和人体内新陈代谢相关的细菌相结合,那就能实时动态的通过电学信号监控和揭示人体健康的机理,为治疗各种疾病提供依据,开发新的治疗手段和药物造福人类。