在海洋沉积物中的细菌的作用下，海底淤泥有可能导电――这一结果有助于解释研究人员在海洋沉积物中检测到的大量的电活动，这是不久前发表在《自然》杂志上的一项研究报道。
细菌发电
“这是一个有趣且重要的贡献，”德国马普学会海洋微生物研究所的德克·贝尔（Dirk de Beer）说。尽管他没有参与这项研究，但这项发现显示，对于生活在水环境中的生命至关重要的过程，比如氧化和还原反应“要比我们过去认为地进行得快，并且发生在那些我们没有预料到的地方。”
类似历史上很多伟大的发现出于偶然，研究人员做出的这项发现，缘于他们在清洗培养皿的过程中。该研究的主要要发起人、丹麦奥尔胡斯大学的拉尔斯·P·尼尔森（Lars P.Nielsen）说：“实验室经常会有一些发出异味的泥巴。”后来，他注意到这种被氧化的硫化物――泥巴上部约1厘米处“发出异味的部分”――会随着时间的推移而改变颜色（硫化物存在于缺少氧气的泥巴里）。除了培养皿表面的泥巴外，培养皿内的所有泥巴都缺少氧气。然而，在泥巴下部1厘米处，化合态的硫已转变成单质硫――这是一个需要电子受体（如氧气）的过程。
在试验过程中，当研究人员把表层水中的氧气排干净时，淤泥中的硫化物层开始抬升；当重新向水中注入氧气时，硫化物层就开始下降。这种抬升-下降的波动快于氧气扩散进淤泥中的速度。由此，研究人员揭示了这种变化和电子运动之间存在的联系。
尼尔森和同事认为，处于沉积物不同层的细菌驱动了这种传导性：处于表层的细菌接触氧气后，在进行“呼吸”的同时消耗了电子；而处于富含硫的较低层沉积物中的细菌，在将食物转变成能量时产生了电子。尼尔森说：“一部分细菌在吃食物，其他的细菌在呼吸，最终它们将一起分享这些能量。”
淤泥供能
研究人员近来发现，一些细菌有所谓的“纳米线”（nano wire），一种位于细胞表面、类似头发似的能导电的延伸结构。尼尔森推测，这些“纳米线”负责传导电子。然而贝尔认为，这些“纳米线”非常短，它们是如何将其触及范围延伸到研究人员观察到的厘米级的传导性（centimeter conductance）上？目前尚不清楚。
对于上述问题，该项研究提出了一种可能性，即沉积物中存在的一种矿物质黄铁矿（pyrite，分子式为FeS2）的半导体颗粒，可能填补了“纳米线”之间的缝隙。不过，对此说法至今仍没有直接的证据。贝尔说：“也可能沉积物中的一些细菌是导电的。”不过，这一点还有待证实。另一种可能是仅沉积物中的矿物质是导电的，而细菌不导电。
贝尔强调说，氧气可以到达较低层沉积物，不仅仅是尼尔森研究团队提出的电过程，也能通过穴居动物（burrowing animal）和洋流造成的沉积物混合来实现。“这个概念在真实的环境中有多重要？这需要证明。”
荷兰瓦赫宁根大学的冯斯·施塔姆斯（Fons Stams，他没有参与这项研究）指出了一个潜在的问题，即论文作者没有直接测量电导率，仅测量了pH值（pH值取决于自由电子的水平）。贝尔对此表示赞同，并指出“pH值受多种因素的影响”。不过，对于在这么短的距离（大约1厘米）上观察到的变化，且变化发生之快，电导率“是唯一可能的解释”，贝尔说。
贝尔由此联想，是否可以利用沉积物中的细菌作用在深海就地产生能量。他说，尽管沉积物产生的电流还不足以为潜艇提供动力，但能点亮一盏灯泡；更重要的是，能为深海监测设备供能。
资料来源The Scientist
责任编辑 则 鸣