2007年8月28日

全世界微生物联合起来

不管人类怎么自以为是,但真正主宰世界的,其实不是人,而是微生物。不同的微生物联合起来,甚至能强过最强的洗涤剂。有的时候,它们甚至还能改变对手??某些化学物质的性质,化敌为友。而它们的这种本事,反过来又被人类利用,用来生产珍贵的合成原料。德国多特蒙德大学的一群生物工程学家就在从事这方面的研究工作。下面是德国之声记者的相关采访报道。

还有几个细节问题必须澄清,然后就可以开始下一个新的试验了。在多特蒙德大学生物及化学工程系的一个实验室里,女博士奥托(Katja
Otto)和她的助手们正在探讨新的途径,生产复杂的化合物。他们的试验方法有一个独特之出,那就是真正的工作是由一种白色的黏膜完成的。

这种黏膜装在一个细长的圆柱形玻璃容器里,里面装满了小陶瓷球。一种无色的液体流过这些陶瓷球,与此同时,一个个气泡在上升。奥托博士介绍说:
"您可以看到,里面这些陶瓷球相对较大,上面有些地方一片片地黏附着一些生物的东西。"

覆盖在陶瓷球上的这层白色物质是由无数活的微生物构成的,专业术语称其为生物膜。这样的生物膜在我们的日常生活中其实到处可见,奥托介绍说:
"比如说家里的花瓶,装了几天花、没有换水的花瓶,里面就会生出一层粘膜,不太好闻。这就是一层经典的生物膜。"
我们每天都在用牙刷把生物膜从牙齿上刷下来;卫生间里潮湿不透气的地方也容易生出一层黏膜,或者说是发霉;水管里、甚至医学植入体比如说假关节的表面也会长出一层生物膜。而且,一旦什么地方长了黏膜,就很难再去掉,因为这些微生物的生命力极强。在大部分情况下,这些微生物属于细菌类,它们往往形成某种集体,共同生活,而不是像通常那样独身单干。为此,它们利用比如说由糖分子或者有时甚至是遗传分子DNA构成的生物分子链把自己包裹起来,使得生物膜对环境毒素具有特别强的抵抗能力。

此外,这些微生物还可以互相援助支持。奥托继续介绍说:
"在大部分情况下,这样一层生物膜是由好几种不同的微生物组成的,它们互助互利,有些甚至相互依赖。有的时候,人们通过传统方式根本去不掉它们。"

这种现象本来是不受欢迎的。试想,谁愿意卫生间的洗手池里长着一层去也去不掉的黏膜呢?只不过,生物膜对许多化学药剂的这种抵抗能力,又引起生物工程学家对它们倍感兴趣,把它们当作天然合成器,用来合成对单种微生物来说毒性太大的物质。比如说多特蒙德的科学家们就在尝试利用一株非常特殊的细菌进行实验。博士生格罗斯(Rainer
Gross)介绍说: "这是一种假单胞菌。一般来说,它们属于土壤型细菌。在大自然中,土壤里到处都有它们的痕迹。"

而当这种细菌生长在表面生物膜的大集体里时,它们甚至可以消化对人体有害的化学溶剂苯乙烯。说到消化,那是名副其实的消化:这些微生物先是吃掉苯乙烯分子,然后把一个氧原子加到苯乙烯的分子链上,使它变成另一种分子排泄出来,而这种分子是化学家们用来合成物质的一种非常有价值的合成原料。

为了优化消化过程,格罗斯在一个硅酮软管里培养生物膜。软管条件对生物膜的生长最佳,这一发现纯属偶然。本来,格罗斯是准备在一个有机玻璃容器里培养生物膜的。他介绍说:
"后来我们发现,这些细菌在有机玻璃上长得并不好,倒是在进出液体的软管里,就是这些用硅酮做的软管里,'遍地开花'。"

软管里流的是糖水,细菌的饲料。易挥发性的苯乙烯被送进软管,流经生物膜,经过细菌消化后的产品,再顺着原路离开这个生物反应器。格罗斯介绍说:
"这是一个连续性系统,可以持续很长一段时间。"

这一点有别于通常的利用微生物进行生产的系统。这些系统是间歇性的。一般都是一个大容器。先往里面加料,然后让它们反应,反应完了再抽空。那么显然,利用生物膜进行的连续性作业省事多了。

谁如果现在也对生物膜发生了兴趣,想在自己家里试着做一个生物反应器的话,专家格罗斯还提供了一个特别的主意,告诉你可以在哪里找到最棒的生物膜,那就是在洗衣机和洗碗机里。他说:
"洗衣机里放洗衣粉的地方,不是有个通道吗?水沿着通道把洗衣粉冲到滚筒里。这个通道上,就长着很多生物膜,而且是抵抗能力很强的生物膜。类似的,洗碗机里也是一样。我自己就曾经发现过。(笑)"

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