神奇微生物吃铁为生
它们食入铁锈,清理污染的下水道,并同时产生电能,这些微小的生物中可能包含着原始生命的线索.自从Derek Lovley发现一种神奇的泥土细菌以来,这个微生物家族真的带给我们许多惊奇.
Lovley早就知道,如果有一些必需的原料,比如硫酸盐、沼气等,一些微生物可以在无氧环境下生存,因此,他推测,这些微生物也可能利用铁来生存.因此,从1987年起,Lovley开始研究泥浆里的微生物,并最终从里面发现了这种“吃”金属的细菌.他从美国华盛顿附近波拖马可河中挖取富含金属的泥浆,回到实验室后,在试管里加入泥浆,放进一些醋酸盐——微生物最喜欢的食物——然后观察.最后,他注意到微小的黑色的矿物质聚集于试管的底部,存在于毛茸茸的红色的氧化铁(即铁锈)的包围当中.如果把磁石放在试管的一边,所有的铁质小片都流向磁石的那一边.这些黑色的矿物质就是磁铁矿.
这种可以降解铁锈的泥土菌,通过向铁传递电子而获得生存的能量.在这个过程中,它们把铁锈变成了磁铁矿.这种生物的代谢方式是独一无二的：它们利用食物中的金属来获得能量,就像人类利用氧气一样.磁铁矿在2百万年前是地球上储存的主要磁性矿物,因此,Lovley推测这种微生物可能是早期磁铁矿产生的主要来源.
从那以后的17年里,Lovley发现了这个细菌家族超过30多种类型,并且测出了一些基因序列.最近他又测出了这个细菌家族中一种更加神奇的细菌的基因,这种细菌能够产生电能,并且可以净化被铀污染的下水道.
“不要小瞧微生物世界的能力,”科学家们相信,自1987年Lovley的发现以来,这一系列泥浆细菌家族的发现以及其他可降解金属的细菌被不断的发现,是通向一个全新、具有独特生物代谢方式的微生物世界的开始.
“我们越来越明朗的看到,这些微生物在地球的微生物总量中占有很大的比例,他们是维护地球环境和生态进步的巨大推动力量.
自从嗜金属的泥土菌被发现以来,Lovley和他的同事们就在设想利用这种特殊的微生物来保护地下水,解决水污染的问题.因此,科学家们呼吁人们保护这些神奇的嗜铁锈微生物.
电子牧羊犬“牧放”微生物
作者：亦云
人类放牧的历史已有数千年,比如牧放山羊、绵羊、牛等.但是人类最初放牧并不是件很容易的事.后来,人们开始利用牧羊犬把牧场里的牲畜集中在一起.例如,一种叫作“博德”的牧羊犬（Border Collie）就具有独特的本领,可以很轻松地把牛羊集中起来.
那么能否找到一种很简单的方法集中微生物?其实找到微生物世界的“牧羊犬”,其意义非常重大.比如,在宇宙飞船或国际空间站上,饮用水系统如果被病菌污染将是一件很可怕的事.同样,地球上的城市供水系统也至关重要.在暴发重大疫情或有恐怖分子对供水系统进行破坏时,迅速把水里的微生物集中起来,然后进行有效处理就显得尤为重要.
“电子博德牧羊犬”初露锋芒
由美国航空航天局资助的科学家小组,正在位于美国得克萨斯州的A＆M大学里,开发一种能集中微生物的装置,他们称这种装置为“电子博德牧羊犬”.电子牧羊犬的工作原理其实很简单：一些微生物的细胞膜带电,如果在这些微生物存在的环境中加一个电场,微生物就会定向移动并最终被吸附,从而达到将微生物集中的目的.
单细胞微生物的细胞膜,把细菌和外部的微环境隔离开.目前的观点认为,细胞膜主要是由脂类分子构成的双分子膜,在这层双分子膜中镶嵌着多种糖类和蛋白质分子,这些分子共同承担着微生物细胞和外界的多种交互作用（包括能量和信息传递等）.镶嵌在脂类分子层上的各种分子的表面,都聚集着数量不尽相同的电荷,有的分子带正电荷,有的带负电荷.虽然细胞膜的酸碱度和一般的饮用水差不多,但是这些镶嵌在脂类分子层上的分子,总体上呈现出微电负性的特征,即负电荷多.因此,这些微生物必然会被正电极所吸引.
传统的微生物探测器在工作时用来盛放微生物样品的是一个容积很小的水槽,水槽的体积大概只有1升水的千万分之一.这使样品检测面临一个问题：由于所采集的样本量非常少,因此,若致病微生物已经在供水系统中广泛扩散,那么很有可能待测样本中根本没有包含致病微生物.这样,检测的结果就有可能误导人们.
苏瑞舍·佩莱教授等人设计的这种装置,每小时可以对5升循环水进行处理,这些水在被处理时要经过数百根并联的管子,每一根管子的直径大约只有1／4毫米.这些纤细的管子里设置有电极,当这些电极带正电并且有水流过时,水中的微生物很容易被吸附到管壁上.当把这些电极转换成负电极时,吸附在管壁上的大量微生物就会瞬间从管壁脱落.这样一来,便可以把需要检测的水样中的微生物聚集起来.
待检测的水经过这种装置反复循环几次后,水样中大多数细菌和病毒就能够被吸附.利用这种装置,十几升水中的微生物可以被收集在一个只有千分之一毫升的装置里,在那里自动检测装置可以对水样中微生物的数量和种类进行分析.如此一来,确定水样中是否含有病原微生物就变得轻而易举.
佩莱教授介绍说,该装置可以把水样中90％的微生物收集起来.接下来他的工作是,和同事拜斯柯克确定电极的工作强度.也就是说,多大的电场强度吸附微生物最适合.同时,用来吸附微生物的纤细管子的直径和数量也要确定.并且他们计划在1年内确定实验用的原型机.
新发现极热生命形态：在沸腾中旺盛的微生物
科学家日前发现了一种深海微生物,这种微生物比其它生物都更能耐热,它在121摄氏度的高压下仍能继续生长和繁殖.科学家将其非正式的命名为Strain 121,它是在海面以下几英里的喷涌浓缩矿物和高温海水的热液出口处发现的.目前科学家正着手探究它最大限度能承受的热量.
这个生产Strain 121微生物的出口地位于芬兰以南大约400公里的地方,这种微生物是首次发现的能在121摄氏度的高温下生长的生物有机体.
去年,马萨诸塞州大学的生物学教授德里克-拉夫力和研究者克兹姆-凯斯福从一块海底的热液出口附近采集来的植物中分离出了 Strain 121.当研究员把Strain 121放入121摄氏度高温的高压灭菌锅(这是一种以高温消毒的医疗器械)中,而令人惊奇的现象出现了,在如此高温下,Strain 121竟能继续生长和繁殖.
拉夫力说：“这个温度能够杀死所有的已知生命,而Strain 121却存活了下来,这刷新了生物可以承受的最高温度的新记录.”以前所知的生物所能承受的极限温度是113摄氏度,这个记录是由一种名为Pyrolobus fumarii的微生物创下的.
特拉华州大学的耐高温微生物研究专家克雷格-凯瑞表示, Strain 121的发现是一个令人难以置信的事情,不过他还表示,也许存在在121摄氏度以上仍能存活的微生物.
拉夫力和凯斯福所研究的Strain 121标本采集自太平洋以下2.4 公里的一个海底热液出口.起初,标本被送到拉夫力的实验室是为了离析生长在铁上的微生物,但是,他们却意外的发现了Strain 121.Strain 121并不是一个异常的生物有机体,它获取能量的方式与人类一样,人类利用氧从食物中获取能量,而它利用铁从它的食物中获取能量.
从化学角度来分析,Strain 121的呼吸作用在简化三价铁到亚铁的过程中,形成了磁铁矿,这也是大约20亿年前地球上沉积的大部分含磁矿物的来源.
尽管拉夫力是分离和培养这种喜铁微生物方面的专家,但是凯瑞说,这个任务是极难完成的,而且很少有人能达到拉夫力的技术水平.
Strain 121是太古代的单细胞微生物,它与细菌相似但并不完全等同.“太古代”顾名思义是“远古”的意思,之所以如此命名是因为太古代生物几乎是处于生命之树的根部,它们一般生活在极端环境中,比如说极热、极冷、极咸或极酸等.
目前,拉夫力和他的同事正努力找出Strain 121 的基因组的排列顺序,并试图以此弄清楚这种微生物何以能耐如此高温.不过,拉夫力说：“一般来说,支持有机体在高温下生长的因素是比较难理解的.”
华盛顿大学的微生物地球化学家简-艾米德表示,Strain 121 只是众多能耐高温微生物中的一种,他并不认为Strain 121 的耐高温能力是超常的,他说：“与现存的所有有机体一样,它需要碳、能量、水和其它的所有生物所需要的一切东西,与众不同的是,它能适应高温和含铁能量物.”
凯瑞说：“让人吃惊的是,在导致大部分已知生物死亡的高温中,Strain 121的DNA仍然结合在一起,进行复制,而其它器官仍能保持正常的运行.”按照凯瑞的说法,像Strain 121这样的微生物在遗传基因上极可能有一套适热机制,他最后说：“这些东西在地球上已经有35亿年的历史了,它们有足够长的时间去解决这些问题.”
日发现人体结石中藏有微生物
日本冈山大学泌尿科教授公文裕巳等人最近发现,人体肾结石中潜藏着带有碳灰石外壳的微生物,这种微生物制造结石核,了解这种微生物的生态情况,对查明肾结石的原因,探索新的治疗方法大有帮助.
公文教授在研究中先把肾结石粉碎,然后用过滤器排除其他细菌,用经过放射线杀菌处理的牛胎血清培养,最后从中分离微生物.到目前为止,公文教授等人已经确认了42个这种微生物特定形状的粒子,分离出来的微生物直径为万分之二毫米,大小和最大的病毒差不多.继续培养这种微生物,它们就会被直径为千分之几毫米的外壳包裹.这种微生物汲取的营养和病毒所需的营养不同,汲取营养之后能够自我增殖.
公文教授认为,各地研究机构都没有从肾结石中成功分离出这种微生物,是因为它们增殖需要的时间长,培养困难.他说,人体含有这种微生物加上生活习惯不良等复杂原因导致形成肾结石,如果查清结石形成的机理,不仅可以开发治疗结石的新方法,而且还可以开发制造牙齿或促使骨头再生的新技术.

美科学家发现具有成矿作用的新型微生物
美国科学家最近在威斯康星州西南部一处废弃铁矿床的深处,发现一种能够“制造”极为细长的纳米级晶体的新型微生物.这种微生物和细长微晶体的发现,为人们探索生物成矿作用的机制开启了一扇更广阔的窗口.
3月12日出版的《科学》杂志发表了这项研究成果：来自加州大学伯克利分校和威斯康星－麦迪逊大学的研究人员不仅描述了这种由微生物制造的细长晶体的结构,而且对“制造”过程进行了深入分析.
据论文主要作者、加州大学伯克利分校地球与行星科学教授Jill Banfield介绍,这种晶体的独特性主要表现在它的直径／长度比非常大：直径仅有几个纳米而长度达到10微米,相差千倍以上,与人的发丝比例接近.
另一作者、威斯康星－麦迪逊大学物理学教授Gelsomina DeStasio表示,生物成矿作用广泛存在于自然界,骨骼、牙齿、贝壳以及一些坚硬的生物材料的形成都与此有关.微生物制造晶体有多种用途.一些细菌合成磁铁矿用于导航,另一些能够降解有毒金属.但这次发现的具有如此高直径／长度比的晶体结构以往从未出现过.研究人员推测产生细长结构的原因在于微生物体内长链聚合物的影响.
为辨明形成这种晶体的具体化学过程,研究小组运用了威斯康星－麦迪逊大学同步辐射研究中心的储存环产生的X射线以及一种新型显微镜,观察微生物聚合物和晶体间的化学作用,结果发现微生物聚合物确实是生成这种细长晶体的模板——由此也揭示出这种生物成矿作用的核心.
自然界中合成物质使用模板的现象比比皆是,但是动物和微生物如何在分子水平上应用模板却一直是个谜,因为同时考察柔软轻盈的聚合物模板和它异常坚硬的矿物生成品非常困难.这次美国科学家开创性地联合运用X射线光谱和显微镜的方法,为解开这个自然之谜提供了新手段.研究人员认为,这一进展将有助于人类模拟大自然创制的材料杰作,从而开辟仿生合成的新途径.
铁管道腐蚀之谜揭开 都是微生物在作怪
美国马萨诸塞大学的两位科学家近日发现了一种以糖为食物的微生物可以用作稳定的电能供应源,尽管其一次提供的电能不多,但足以为手机等小型电子设备持续供电.其中一位科学家德雷克-罗弗雷表示：“这种微生物实际上就是一种细菌电池.”
罗弗雷是在弗吉尼亚州一座蓄水池里发现上述微生物的,他将这一微生物泡在实验室的培养液里,然后将其置于燃料电池当中,随着微生物对摄入的糖进行代谢,这一过程当中产生的电子就会在燃料电池的一个电极集结从而形成微弱的电流.罗弗雷表示：“这一微生物可以使得糖代谢产生的 80%的电子形成电流,而此前大多数利用糖代谢形成电流的微生物燃料电池只能将代谢产生的10%的电子形成电流.”
上述细菌电池有一天也许会有很多应用,例如,其可以用于远程遥控的传感器或是家用电器的遥控装置.分析人士指出,罗弗雷发现的微生物最大的特点就是形成电流的效率极高.罗弗雷说,在实验当中,上述微生物已经可以产生稳定、长期的电能,电流尽管不是很强,但已经足够支持计算器和手机等小型电子设备.罗弗雷还表示,通过对相关设备进行微小的改进将可以大大提高上述微生物产生电能的数量,他说：“当我们使用石墨而不是电极棒时,我们注意到电流的强度大约增加了3倍.”
美国发现专吃氯乙烯的微生物 利于地下水清洁
美国科学家发现一种靠吞食有毒废弃物氯乙烯为生的地下微生物.科技日报报道称,这一发现为有效清除氯乙烯这种严重污染地下水源的化学物质提供了新的可能方式.
据称,美国微生物学家弗兰克·洛佛勒花了4年时间,从密执安州的地下土壤样本中找到了这种微生物,它就是人所周知的BAV1.过去,科学家已经在利用其他一些吞食有毒废弃物的微生物来治理环境污染,但靠吞食氯乙烯为生的微生物还是首次发现.
氯乙烯是一种最常见的有毒工业化学制品,能在土壤中存在好几百年,它通常以一种更复杂的化合物形式存在于干洗剂和金属清洁剂中.据介绍,短暂接触氯乙烯能引起头昏眼花、嗜睡和头痛.长时间接触则容易罹患一种罕见的肝癌.
现在,人们主要通过把受污染的水从地下泵吸出来,撒到空气中形成细密水雾,让阳光暴晒,使化合物自然分解来清除氯乙烯和其他有机化合物.但由于有毒化学制品能够黏附在地下土壤中,用这种方法既费时费事,也无法根除所有的污染物.
报道称,BAV1的发现将进一步加速科学家利用细菌清除有毒废弃物的步伐.这项发现将帮助科学家确定分解氯乙烯的酶,如果能够找到这种酶,科学家可能借助基因工程,培育出更多能在有氧条件下生存,或能比BAV1吞食速度更快的细菌来清洁地下水源.
美科学家发现新的微生物耐热“冠军” 130度还活着
美国科学家新近发现的一种微生物,在130摄氏度下仍能存活,打破了此前微生物的耐热记录,成为迄今已知微生物中的耐热“冠军”.
华盛顿大学的海洋学家们利用遥控操作的潜水艇,在太平洋海面以下2400多米深的胡安·德富卡海脊附近发现了这种微生物.它存在于含铁和硫等矿物的热泉水中.这些自海底喷涌而出的矿液呈黑色,能直立向上形成约3至4层楼房高的“黑烟囱”.
马萨诸塞大学卡谢菲等人随后利用高压灭菌器进行的实验显示,该微生物在加热至121摄氏度时仍具有繁殖能力,24小时内数量可翻一番.不仅如此,它在130摄氏度下存活两个小时后,再重新置于103摄氏度的环境下仍能继续生长.与之相比,前世界耐热“冠军”、1997年发现的一种最多可承受113摄氏度温度的微生物,在121摄氏度高压灭菌器中过了一个小时就热死了.
科学家们将新发现的微生物暂时命名为“菌株121”.他们介绍说,这是一种太古生物.太古生物是细菌以及包括人在内的真核生物之外的第三种生命形式,通常可在极热、极冷或压强极大的极端环境下生存.
这一研究成果发表在15日正式出版的美国《科学》杂志上.这一重要发现的意义在于,它更新了科学家们对生命所能承受的温度上限的认识,有助于更深入地研究地球生命的起源和演化,也为在其他星球上寻找生命存在的迹象提供了新线索.
新发现某种程度上也改写了微生物学的教科书.100多年来,微生物学家们一直认为,高压灭菌器在121摄氏度下能够杀死所有已知微生物,并以此作为医疗消毒等的标准.
另外,科学家们在新研究中还发现,与地球表面生存的微生物不同,“菌株121”不是用氧,而是用铁来进行能量转换.他们认为,这是以前不为人知的一种崭新的生物“呼吸”方式.地球早期在较高温度环境下产生的第一批生命,或许正是通过这种方式进行新陈代谢的.
没有厂房没有污染没有垃圾 法培育出微生物制药“工厂”
法国国家科研中心和阿旺蒂斯制药公司经过11年合作,用做面包的酵母为基础,成功培育出能合成氢化可的松的单细胞微生物“工厂”——转基因酵母,这种单细胞微生物就像一座生物制药厂,可按要求生产出氢化可的松.这是迄今完成的最大、最复杂的基因工程成果,《自然生物学》杂志认为,它具有重大的工业应用价值.
氢化可的松是人体主要的类固醇激素之一,主要作用是消炎,世界制药业每年需要生产几十吨这种激素以满足医疗需求.这项研究成果具有两方面的意义：一是从技术上实现了氢化可的松生产的飞跃.目前这种产品的生产过程很长,至少需要九道工序才能完成.如今,实现这些程序所必需的酶分子由15个来源不同的基因组成,其中9个是从人、动物或植物中提取,然后嵌入酵母的.这种转基因酵母组成了一个变化很大的单细胞有机体,与细菌的不同在于,它含有多个分隔开的小室,不同的合成程序将在不同的室内进行.二是该成果具有无可争议的工业、商业和环境效益.除生产程序的简化将大大降低成本外,还具有生产过程无污染、无附带垃圾,且药品纯度极高等特点.
主持研究工作的法国国家科研中心研究员德尼•篷篷认为,这项成果是更为环保的“绿色”化学的先驱,不仅其它类固醇可采用类似工艺,其它生物工程难以实现的、合成过程非常复杂的药物也可借鉴此法进行生产,这将大大节约药物生产所需的稀有植物或原材料.
南极冰湖中发现2800多岁的微生物
美国科学家们在南极一个冰湖中新发现了至少有2800岁的藻类和细菌,并成功使这些冰冻千年的微生物“苏醒”.这一研究为将来在火星等其他星球上寻找生命提供了重要借鉴.
伊利诺伊大学的多兰等研究人员16日在美国《国家科学院学报》网络版上报告说,他们是在南极维达湖钻孔提取出的冰芯中发现这些古老微生物的.利用碳14进行年代测定的结果显示,这些微生物至少有2800年的历史.而且,这些微生物体内的DNA保存完好,这将有助于更深入地研究微生物的演化历史.
维达湖长逾5公里,所处区域年平均气温在零下30摄氏度左右.早先的研究认为,维达湖整个儿就是一个大冰块,从湖面到湖底终年处于冰冻状态,并不适合生命寄居.但多兰等人的研究显示,即使冰湖也未必是生命的“荒漠”.研究人员推测,这些古老微生物的体内可能存在某些独特的抗冻物质,使它们冰封多年后遇到液态水便能复活.
多兰小组早在1996年就对维达湖展开了勘探.除了成功“复活”古老微生物外,他们在研究中还证实了维达湖并不像早先认为的那样,全部是冰冻状态,在厚厚的冰层下,维达湖底其实存在着一个低温、超咸的液态区域.
维达湖内的冰层厚达19米,其湖底新探测到的液体比普通海水含盐量高出7倍.在地球上没有完全封冻的湖泊中,维达湖是迄今已知冰层最厚的.类似维达湖这样的生态系统还是第一次发现.研究人员推测,该湖湖底的超咸液体中可能也有生命.
这一发现将来也许可以帮助科学家们在火星上与维达湖类似的环境中寻找生命存在的迹象.多兰说：“人们认为过去火星上曾存在大量液态水,如果生命真的在这个星球上诞生,那么在火星水完全成为冰冻状态前,类似维达湖的生态系统,也许是火星生命最后的栖身之地.”

用微生物造可降解塑料
也许不久的将来,无论是手提兜,还是装水果、蔬菜的塑料袋你都可以放心地扔进垃圾桶,不用再刻意进行分类,也不必担心它们对环境产生什么样的污染,因为这些提兜和塑料袋是用科学家新近开发出的新一代生物降解塑料制成的.
生物降解塑料是将微生物作为能量贮存体,存贮植物、动物脂肪或糖原.这种利用微生物生产的生物降解塑料实际上是一种聚酯化合物.德国明斯特大学微生物学家称,目前自然界只有少数几种微生物不能生产聚酯,绝大多数微生物可为人所用.能生产聚酯化合物的微生物到处都有,它们生活在土壤里,吸附在球状植物的根部、污水处理池及海洋里,它们犹如一座座“微型塑料加工厂”.
让微生物生产聚酯化合物的前提是要为它们提供足够多的有机物质.它们先将有机物质吃掉转变成微型球体,然后存入体内.研究人员从这些微生物身上取出微型球体,用溶剂溶解或用酶化解即可获得“生物塑料”.这种生物塑料的基本物质是天然脂肪酸.
通常,利用生物反应器生产的多聚物成本太高,无法用来生产酸奶盒、奶酪袋等日常包装材料.德国曾利用普通方法开发出可生物降解的化妆品瓶,但因成本过高而一直没有找到用户.现在,让微生物生产廉价的可生物降解塑料从技术上来讲已经获得成功,最急需解决的是产量问题.
用这种微生物获得天然脂肪酸的办法不仅能用来生产塑料袋,还能生产兼容性很好的生物制剂,尤其是脂肪酸聚合物.因为这种天然脂肪酸可在人体内缓慢释放,剩余部分也只是脂肪酸,不会产生副作用.从它的物理特性来说,它完全可以与人工合成材料相媲美.科学家已经对该材料进行了试验,用这种材料制成心脏瓣膜支架.他们认为,将来还可以用其制作骨钉及安全药剂.不过,迄今这种生物聚酯的临床应用之路尚未找到.
微生物的用途广泛.科学家相信,可利用这些微小的生物体产生各种聚合分子,也许能为人们提供自然界生物环境中所没有的基本物质.总之,用微生物生产生物降解塑料为人类解决全球白色污染问题找到了一条光明之路.
微生物解人类能源问题
美科学家以人造微生物制作高效氢燃料
美国科学家克雷格·文特尔和汉密尔顿·史密斯目前正率领一个研究小组利用人工方法制造微生物,并计划利用这种微生物作为高效的储氢材料.这种人造微生物的特别之处在于,它并不存在于目前的自然界中,科学家们仅仅在其体内植入了仅够维持其生命的必需基因,因而其体内的基因数目在已知生物中是最少的.
领导这项研究的文特尔和史密斯都是美国著名生物学家,前者因支持利用鸟枪测序法对人类基因组进行测序而蜚声全球,后者则是1978年诺贝尔生理学（或医学）奖得主.
在这项计划中,研究人员将利用基本化学物质来合成生殖支原体（Mycoplasma genitalium）细胞中唯一染色体的DNA,然后利用放射方法杀死其遗传物质,并利用人工制造的DNA来取代它.生殖支原体细胞的酶和RNA的功能将得到保留,但其整体的基因结构将是人工合成的.
这项研究与转基因技术有根本的区别.前者是用完全人工合成的基因组代替天然的基因组；而后者是从天然存在的基因组中剪切掉一个基因,或在其中移植入另一种生物的某个基因.
文特尔说,他们的计划只不过是他和其他科学家1995年在马里兰州罗克维尔进行的研究的继续.当时,科学家们为一种名为生殖支原体的细菌进行了测序.生殖支原体是已知的最简单、基因组最小的微生物,它只有一个染色体、517个基因,而人类的每个细胞中有23对染色体,约有3万个基因.在逐步确定生殖支原体内一些并非必需的基因后,科学家们开始系统地减少其体内的基因数目,并希望以此确定生殖支原体的生命存在究竟需要多少基因.1999年,科学家发表报告将数目限定在265至350之间.
文特尔表示,这项研究的目的是为了“构建”一种能够用来制作氢燃料的细菌,或者一种能够吸收和存储二氧化碳的微生物.他认为,他们的研究将使科学家能够在分子水平上了解到,单个细胞究竟最少需要多少基因才能完成生长和繁殖过程以及如何利用人工方式制造基因.文特尔和史密斯的研究得到了美国能源部提供的一笔总额为300万美元的资助.
文特尔承认,这项研究涉及的技术,从理论上来说有可能用于制造新的致病细菌,甚至用于研制生物武器.另外,人工制造新生物的研究是否符合科学伦理,在一些科学家中也引起争论.但文特尔声称,他们将慎重考虑该公布哪些研究细节,而且在实验中也会采取特定措施,例如去除与生殖支原体感染人类能力相关的基因,以确保研究的安全性. 神奇微生物吃铁为生
它们食入铁锈,清理污染的下水道,并同时产生电能,这些微小的生物中可能包含着原始生命的线索.自从Derek Lovley发现一种神奇的泥土细菌以来,这个微生物家族真的带给我们许多惊奇.
Lovley早就知道,如果有一些必需的原料,比如硫酸盐、沼气等,一些微生物可以在无氧环境下生存,因此,他推测,这些微生物也可能利用铁来生存.因此,从1987年起,Lovley开始研究泥浆里的微生物,并最终从里面发现了这种“吃”金属的细菌.他从美国华盛顿附近波拖马可河中挖取富含金属的泥浆,回到实验室后,在试管里加入泥浆,放进一些醋酸盐——微生物最喜欢的食物——然后观察.最后,他注意到微小的黑色的矿物质聚集于试管的底部,存在于毛茸茸的红色的氧化铁(即铁锈)的包围当中.如果把磁石放在试管的一边,所有的铁质小片都流向磁石的那一边.这些黑色的矿物质就是磁铁矿.
这种可以降解铁锈的泥土菌,通过向铁传递电子而获得生存的能量.在这个过程中,它们把铁锈变成了磁铁矿.这种生物的代谢方式是独一无二的：它们利用食物中的金属来获得能量,就像人类利用氧气一样.磁铁矿在2百万年前是地球上储存的主要磁性矿物,因此,Lovley推测这种微生物可能是早期磁铁矿产生的主要来源.
从那以后的17年里,Lovley发现了这个细菌家族超过30多种类型,并且测出了一些基因序列.最近他又测出了这个细菌家族中一种更加神奇的细菌的基因,这种细菌能够产生电能,并且可以净化被铀污染的下水道.
“不要小瞧微生物世界的能力,”科学家们相信,自1987年Lovley的发现以来,这一系列泥浆细菌家族的发现以及其他可降解金属的细菌被不断的发现,是通向一个全新、具有独特生物代谢方式的微生物世界的开始.
“我们越来越明朗的看到,这些微生物在地球的微生物总量中占有很大的比例,他们是维护地球环境和生态进步的巨大推动力量.
自从嗜金属的泥土菌被发现以来,Lovley和他的同事们就在设想利用这种特殊的微生物来保护地下水,解决水污染的问题.因此,科学家们呼吁人们保护这些神奇的嗜铁锈微生物.
电子牧羊犬“牧放”微生物
作者：亦云
人类放牧的历史已有数千年,比如牧放山羊、绵羊、牛等.但是人类最初放牧并不是件很容易的事.后来,人们开始利用牧羊犬把牧场里的牲畜集中在一起.例如,一种叫作“博德”的牧羊犬（Border Collie）就具有独特的本领,可以很轻松地把牛羊集中起来.
那么能否找到一种很简单的方法集中微生物?其实找到微生物世界的“牧羊犬”,其意义非常重大.比如,在宇宙飞船或国际空间站上,饮用水系统如果被病菌污染将是一件很可怕的事.同样,地球上的城市供水系统也至关重要.在暴发重大疫情或有恐怖分子对供水系统进行破坏时,迅速把水里的微生物集中起来,然后进行有效处理就显得尤为重要.
“电子博德牧羊犬”初露锋芒
由美国航空航天局资助的科学家小组,正在位于美国得克萨斯州的A＆M大学里,开发一种能集中微生物的装置,他们称这种装置为“电子博德牧羊犬”.电子牧羊犬的工作原理其实很简单：一些微生物的细胞膜带电,如果在这些微生物存在的环境中加一个电场,微生物就会定向移动并最终被吸附,从而达到将微生物集中的目的.
单细胞微生物的细胞膜,把细菌和外部的微环境隔离开.目前的观点认为,细胞膜主要是由脂类分子构成的双分子膜,在这层双分子膜中镶嵌着多种糖类和蛋白质分子,这些分子共同承担着微生物细胞和外界的多种交互作用（包括能量和信息传递等）.镶嵌在脂类分子层上的各种分子的表面,都聚集着数量不尽相同的电荷,有的分子带正电荷,有的带负电荷.虽然细胞膜的酸碱度和一般的饮用水差不多,但是这些镶嵌在脂类分子层上的分子,总体上呈现出微电负性的特征,即负电荷多.因此,这些微生物必然会被正电极所吸引.
传统的微生物探测器在工作时用来盛放微生物样品的是一个容积很小的水槽,水槽的体积大概只有1升水的千万分之一.这使样品检测面临一个问题：由于所采集的样本量非常少,因此,若致病微生物已经在供水系统中广泛扩散,那么很有可能待测样本中根本没有包含致病微生物.这样,检测的结果就有可能误导人们.
苏瑞舍·佩莱教授等人设计的这种装置,每小时可以对5升循环水进行处理,这些水在被处理时要经过数百根并联的管子,每一根管子的直径大约只有1／4毫米.这些纤细的管子里设置有电极,当这些电极带正电并且有水流过时,水中的微生物很容易被吸附到管壁上.当把这些电极转换成负电极时,吸附在管壁上的大量微生物就会瞬间从管壁脱落.这样一来,便可以把需要检测的水样中的微生物聚集起来.
待检测的水经过这种装置反复循环几次后,水样中大多数细菌和病毒就能够被吸附.利用这种装置,十几升水中的微生物可以被收集在一个只有千分之一毫升的装置里,在那里自动检测装置可以对水样中微生物的数量和种类进行分析.如此一来,确定水样中是否含有病原微生物就变得轻而易举.
佩莱教授介绍说,该装置可以把水样中90％的微生物收集起来.接下来他的工作是,和同事拜斯柯克确定电极的工作强度.也就是说,多大的电场强度吸附微生物最适合.同时,用来吸附微生物的纤细管子的直径和数量也要确定.并且他们计划在1年内确定实验用的原型机.
新发现极热生命形态：在沸腾中旺盛的微生物
科学家日前发现了一种深海微生物,这种微生物比其它生物都更能耐热,它在121摄氏度的高压下仍能继续生长和繁殖.科学家将其非正式的命名为Strain 121,它是在海面以下几英里的喷涌浓缩矿物和高温海水的热液出口处发现的.目前科学家正着手探究它最大限度能承受的热量.
这个生产Strain 121微生物的出口地位于芬兰以南大约400公里的地方,这种微生物是首次发现的能在121摄氏度的高温下生长的生物有机体.
去年,马萨诸塞州大学的生物学教授德里克-拉夫力和研究者克兹姆-凯斯福从一块海底的热液出口附近采集来的植物中分离出了 Strain 121.当研究员把Strain 121放入121摄氏度高温的高压灭菌锅(这是一种以高温消毒的医疗器械)中,而令人惊奇的现象出现了,在如此高温下,Strain 121竟能继续生长和繁殖.
拉夫力说：“这个温度能够杀死所有的已知生命,而Strain 121却存活了下来,这刷新了生物可以承受的最高温度的新记录.”以前所知的生物所能承受的极限温度是113摄氏度,这个记录是由一种名为Pyrolobus fumarii的微生物创下的.
特拉华州大学的耐高温微生物研究专家克雷格-凯瑞表示, Strain 121的发现是一个令人难以置信的事情,不过他还表示,也许存在在121摄氏度以上仍能存活的微生物.
拉夫力和凯斯福所研究的Strain 121标本采集自太平洋以下2.4 公里的一个海底热液出口.起初,标本被送到拉夫力的实验室是为了离析生长在铁上的微生物,但是,他们却意外的发现了Strain 121.Strain 121并不是一个异常的生物有机体,它获取能量的方式与人类一样,人类利用氧从食物中获取能量,而它利用铁从它的食物中获取能量.
从化学角度来分析,Strain 121的呼吸作用在简化三价铁到亚铁的过程中,形成了磁铁矿,这也是大约20亿年前地球上沉积的大部分含磁矿物的来源.
尽管拉夫力是分离和培养这种喜铁微生物方面的专家,但是凯瑞说,这个任务是极难完成的,而且很少有人能达到拉夫力的技术水平.
Strain 121是太古代的单细胞微生物,它与细菌相似但并不完全等同.“太古代”顾名思义是“远古”的意思,之所以如此命名是因为太古代生物几乎是处于生命之树的根部,它们一般生活在极端环境中,比如说极热、极冷、极咸或极酸等.
目前,拉夫力和他的同事正努力找出Strain 121 的基因组的排列顺序,并试图以此弄清楚这种微生物何以能耐如此高温.不过,拉夫力说：“一般来说,支持有机体在高温下生长的因素是比较难理解的.”
华盛顿大学的微生物地球化学家简-艾米德表示,Strain 121 只是众多能耐高温微生物中的一种,他并不认为Strain 121 的耐高温能力是超常的,他说：“与现存的所有有机体一样,它需要碳、能量、水和其它的所有生物所需要的一切东西,与众不同的是,它能适应高温和含铁能量物.”
凯瑞说：“让人吃惊的是,在导致大部分已知生物死亡的高温中,Strain 121的DNA仍然结合在一起,进行复制,而其它器官仍能保持正常的运行.”按照凯瑞的说法,像Strain 121这样的微生物在遗传基因上极可能有一套适热机制,他最后说：“这些东西在地球上已经有35亿年的历史了,它们有足够长的时间去解决这些问题.”
日发现人体结石中藏有微生物
日本冈山大学泌尿科教授公文裕巳等人最近发现,人体肾结石中潜藏着带有碳灰石外壳的微生物,这种微生物制造结石核,了解这种微生物的生态情况,对查明肾结石的原因,探索新的治疗方法大有帮助.
公文教授在研究中先把肾结石粉碎,然后用过滤器排除其他细菌,用经过放射线杀菌处理的牛胎血清培养,最后从中分离微生物.到目前为止,公文教授等人已经确认了42个这种微生物特定形状的粒子,分离出来的微生物直径为万分之二毫米,大小和最大的病毒差不多.继续培养这种微生物,它们就会被直径为千分之几毫米的外壳包裹.这种微生物汲取的营养和病毒所需的营养不同,汲取营养之后能够自我增殖.
公文教授认为,各地研究机构都没有从肾结石中成功分离出这种微生物,是因为它们增殖需要的时间长,培养困难.他说,人体含有这种微生物加上生活习惯不良等复杂原因导致形成肾结石,如果查清结石形成的机理,不仅可以开发治疗结石的新方法,而且还可以开发制造牙齿或促使骨头再生的新技术.

美科学家发现具有成矿作用的新型微生物
美国科学家最近在威斯康星州西南部一处废弃铁矿床的深处,发现一种能够“制造”极为细长的纳米级晶体的新型微生物.这种微生物和细长微晶体的发现,为人们探索生物成矿作用的机制开启了一扇更广阔的窗口.
3月12日出版的《科学》杂志发表了这项研究成果：来自加州大学伯克利分校和威斯康星－麦迪逊大学的研究人员不仅描述了这种由微生物制造的细长晶体的结构,而且对“制造”过程进行了深入分析.
据论文主要作者、加州大学伯克利分校地球与行星科学教授Jill Banfield介绍,这种晶体的独特性主要表现在它的直径／长度比非常大：直径仅有几个纳米而长度达到10微米,相差千倍以上,与人的发丝比例接近.
另一作者、威斯康星－麦迪逊大学物理学教授Gelsomina DeStasio表示,生物成矿作用广泛存在于自然界,骨骼、牙齿、贝壳以及一些坚硬的生物材料的形成都与此有关.微生物制造晶体有多种用途.一些细菌合成磁铁矿用于导航,另一些能够降解有毒金属.但这次发现的具有如此高直径／长度比的晶体结构以往从未出现过.研究人员推测产生细长结构的原因在于微生物体内长链聚合物的影响.
为辨明形成这种晶体的具体化学过程,研究小组运用了威斯康星－麦迪逊大学同步辐射研究中心的储存环产生的X射线以及一种新型显微镜,观察微生物聚合物和晶体间的化学作用,结果发现微生物聚合物确实是生成这种细长晶体的模板——由此也揭示出这种生物成矿作用的核心.
自然界中合成物质使用模板的现象比比皆是,但是动物和微生物如何在分子水平上应用模板却一直是个谜,因为同时考察柔软轻盈的聚合物模板和它异常坚硬的矿物生成品非常困难.这次美国科学家开创性地联合运用X射线光谱和显微镜的方法,为解开这个自然之谜提供了新手段.研究人员认为,这一进展将有助于人类模拟大自然创制的材料杰作,从而开辟仿生合成的新途径.
铁管道腐蚀之谜揭开 都是微生物在作怪
美国马萨诸塞大学的两位科学家近日发现了一种以糖为食物的微生物可以用作稳定的电能供应源,尽管其一次提供的电能不多,但足以为手机等小型电子设备持续供电.其中一位科学家德雷克-罗弗雷表示：“这种微生物实际上就是一种细菌电池.”
罗弗雷是在弗吉尼亚州一座蓄水池里发现上述微生物的,他将这一微生物泡在实验室的培养液里,然后将其置于燃料电池当中,随着微生物对摄入的糖进行代谢,这一过程当中产生的电子就会在燃料电池的一个电极集结从而形成微弱的电流.罗弗雷表示：“这一微生物可以使得糖代谢产生的 80%的电子形成电流,而此前大多数利用糖代谢形成电流的微生物燃料电池只能将代谢产生的10%的电子形成电流.”
上述细菌电池有一天也许会有很多应用,例如,其可以用于远程遥控的传感器或是家用电器的遥控装置.分析人士指出,罗弗雷发现的微生物最大的特点就是形成电流的效率极高.罗弗雷说,在实验当中,上述微生物已经可以产生稳定、长期的电能,电流尽管不是很强,但已经足够支持计算器和手机等小型电子设备.罗弗雷还表示,通过对相关设备进行微小的改进将可以大大提高上述微生物产生电能的数量,他说：“当我们使用石墨而不是电极棒时,我们注意到电流的强度大约增加了3倍.”
美国发现专吃氯乙烯的微生物 利于地下水清洁
美国科学家发现一种靠吞食有毒废弃物氯乙烯为生的地下微生物.科技日报报道称,这一发现为有效清除氯乙烯这种严重污染地下水源的化学物质提供了新的可能方式.
据称,美国微生物学家弗兰克·洛佛勒花了4年时间,从密执安州的地下土壤样本中找到了这种微生物,它就是人所周知的BAV1.过去,科学家已经在利用其他一些吞食有毒废弃物的微生物来治理环境污染,但靠吞食氯乙烯为生的微生物还是首次发现.
氯乙烯是一种最常见的有毒工业化学制品,能在土壤中存在好几百年,它通常以一种更复杂的化合物形式存在于干洗剂和金属清洁剂中.据介绍,短暂接触氯乙烯能引起头昏眼花、嗜睡和头痛.长时间接触则容易罹患一种罕见的肝癌.
现在,人们主要通过把受污染的水从地下泵吸出来,撒到空气中形成细密水雾,让阳光暴晒,使化合物自然分解来清除氯乙烯和其他有机化合物.但由于有毒化学制品能够黏附在地下土壤中,用这种方法既费时费事,也无法根除所有的污染物.
报道称,BAV1的发现将进一步加速科学家利用细菌清除有毒废弃物的步伐.这项发现将帮助科学家确定分解氯乙烯的酶,如果能够找到这种酶,科学家可能借助基因工程,培育出更多能在有氧条件下生存,或能比BAV1吞食速度更快的细菌来清洁地下水源.
美科学家发现新的微生物耐热“冠军” 130度还活着
美国科学家新近发现的一种微生物,在130摄氏度下仍能存活,打破了此前微生物的耐热记录,成为迄今已知微生物中的耐热“冠军”.
华盛顿大学的海洋学家们利用遥控操作的潜水艇,在太平洋海面以下2400多米深的胡安·德富卡海脊附近发现了这种微生物.它存在于含铁和硫等矿物的热泉水中.这些自海底喷涌而出的矿液呈黑色,能直立向上形成约3至4层楼房高的“黑烟囱”.
马萨诸塞大学卡谢菲等人随后利用高压灭菌器进行的实验显示,该微生物在加热至121摄氏度时仍具有繁殖能力,24小时内数量可翻一番.不仅如此,它在130摄氏度下存活两个小时后,再重新置于103摄氏度的环境下仍能继续生长.与之相比,前世界耐热“冠军”、1997年发现的一种最多可承受113摄氏度温度的微生物,在121摄氏度高压灭菌器中过了一个小时就热死了.
科学家们将新发现的微生物暂时命名为“菌株121”.他们介绍说,这是一种太古生物.太古生物是细菌以及包括人在内的真核生物之外的第三种生命形式,通常可在极热、极冷或压强极大的极端环境下生存.
这一研究成果发表在15日正式出版的美国《科学》杂志上.这一重要发现的意义在于,它更新了科学家们对生命所能承受的温度上限的认识,有助于更深入地研究地球生命的起源和演化,也为在其他星球上寻找生命存在的迹象提供了新线索.
新发现某种程度上也改写了微生物学的教科书.100多年来,微生物学家们一直认为,高压灭菌器在121摄氏度下能够杀死所有已知微生物,并以此作为医疗消毒等的标准.
另外,科学家们在新研究中还发现,与地球表面生存的微生物不同,“菌株121”不是用氧,而是用铁来进行能量转换.他们认为,这是以前不为人知的一种崭新的生物“呼吸”方式.地球早期在较高温度环境下产生的第一批生命,或许正是通过这种方式进行新陈代谢的.
没有厂房没有污染没有垃圾 法培育出微生物制药“工厂”
法国国家科研中心和阿旺蒂斯制药公司经过11年合作,用做面包的酵母为基础,成功培育出能合成氢化可的松的单细胞微生物“工厂”——转基因酵母,这种单细胞微生物就像一座生物制药厂,可按要求生产出氢化可的松.这是迄今完成的最大、最复杂的基因工程成果,《自然生物学》杂志认为,它具有重大的工业应用价值.
氢化可的松是人体主要的类固醇激素之一,主要作用是消炎,世界制药业每年需要生产几十吨这种激素以满足医疗需求.这项研究成果具有两方面的意义：一是从技术上实现了氢化可的松生产的飞跃.目前这种产品的生产过程很长,至少需要九道工序才能完成.如今,实现这些程序所必需的酶分子由15个来源不同的基因组成,其中9个是从人、动物或植物中提取,然后嵌入酵母的.这种转基因酵母组成了一个变化很大的单细胞有机体,与细菌的不同在于,它含有多个分隔开的小室,不同的合成程序将在不同的室内进行.二是该成果具有无可争议的工业、商业和环境效益.除生产程序的简化将大大降低成本外,还具有生产过程无污染、无附带垃圾,且药品纯度极高等特点.
主持研究工作的法国国家科研中心研究员德尼•篷篷认为,这项成果是更为环保的“绿色”化学的先驱,不仅其它类固醇可采用类似工艺,其它生物工程难以实现的、合成过程非常复杂的药物也可借鉴此法进行生产,这将大大节约药物生产所需的稀有植物或原材料.
南极冰湖中发现2800多岁的微生物
美国科学家们在南极一个冰湖中新发现了至少有2800岁的藻类和细菌,并成功使这些冰冻千年的微生物“苏醒”.这一研究为将来在火星等其他星球上寻找生命提供了重要借鉴.
伊利诺伊大学的多兰等研究人员16日在美国《国家科学院学报》网络版上报告说,他们是在南极维达湖钻孔提取出的冰芯中发现这些古老微生物的.利用碳14进行年代测定的结果显示,这些微生物至少有2800年的历史.而且,这些微生物体内的DNA保存完好,这将有助于更深入地研究微生物的演化历史.
维达湖长逾5公里,所处区域年平均气温在零下30摄氏度左右.早先的研究认为,维达湖整个儿就是一个大冰块,从湖面到湖底终年处于冰冻状态,并不适合生命寄居.但多兰等人的研究显示,即使冰湖也未必是生命的“荒漠”.研究人员推测,这些古老微生物的体内可能存在某些独特的抗冻物质,使它们冰封多年后遇到液态水便能复活.
多兰小组早在1996年就对维达湖展开了勘探.除了成功“复活”古老微生物外,他们在研究中还证实了维达湖并不像早先认为的那样,全部是冰冻状态,在厚厚的冰层下,维达湖底其实存在着一个低温、超咸的液态区域.
维达湖内的冰层厚达19米,其湖底新探测到的液体比普通海水含盐量高出7倍.在地球上没有完全封冻的湖泊中,维达湖是迄今已知冰层最厚的.类似维达湖这样的生态系统还是第一次发现.研究人员推测,该湖湖底的超咸液体中可能也有生命.
这一发现将来也许可以帮助科学家们在火星上与维达湖类似的环境中寻找生命存在的迹象.多兰说：“人们认为过去火星上曾存在大量液态水,如果生命真的在这个星球上诞生,那么在火星水完全成为冰冻状态前,类似维达湖的生态系统,也许是火星生命最后的栖身之地.”

用微生物造可降解塑料
也许不久的将来,无论是手提兜,还是装水果、蔬菜的塑料袋你都可以放心地扔进垃圾桶,不用再刻意进行分类,也不必担心它们对环境产生什么样的污染,因为这些提兜和塑料袋是用科学家新近开发出的新一代生物降解塑料制成的.
生物降解塑料是将微生物作为能量贮存体,存贮植物、动物脂肪或糖原.这种利用微生物生产的生物降解塑料实际上是一种聚酯化合物.德国明斯特大学微生物学家称,目前自然界只有少数几种微生物不能生产聚酯,绝大多数微生物可为人所用.能生产聚酯化合物的微生物到处都有,它们生活在土壤里,吸附在球状植物的根部、污水处理池及海洋里,它们犹如一座座“微型塑料加工厂”.
让微生物生产聚酯化合物的前提是要为它们提供足够多的有机物质.它们先将有机物质吃掉转变成微型球体,然后存入体内.研究人员从这些微生物身上取出微型球体,用溶剂溶解或用酶化解即可获得“生物塑料”.这种生物塑料的基本物质是天然脂肪酸.
通常,利用生物反应器生产的多聚物成本太高,无法用来生产酸奶盒、奶酪袋等日常包装材料.德国曾利用普通方法开发出可生物降解的化妆品瓶,但因成本过高而一直没有找到用户.现在,让微生物生产廉价的可生物降解塑料从技术上来讲已经获得成功,最急需解决的是产量问题.
用这种微生物获得天然脂肪酸的办法不仅能用来生产塑料袋,还能生产兼容性很好的生物制剂,尤其是脂肪酸聚合物.因为这种天然脂肪酸可在人体内缓慢释放,剩余部分也只是脂肪酸,不会产生副作用.从它的物理特性来说,它完全可以与人工合成材料相媲美.科学家已经对该材料进行了试验,用这种材料制成心脏瓣膜支架.他们认为,将来还可以用其制作骨钉及安全药剂.不过,迄今这种生物聚酯的临床应用之路尚未找到.
微生物的用途广泛.科学家相信,可利用这些微小的生物体产生各种聚合分子,也许能为人们提供自然界生物环境中所没有的基本物质.总之,用微生物生产生物降解塑料为人类解决全球白色污染问题找到了一条光明之路.
微生物解人类能源问题
美科学家以人造微生物制作高效氢燃料
美国科学家克雷格·文特尔和汉密尔顿·史密斯目前正率领一个研究小组利用人工方法制造微生物,并计划利用这种微生物作为高效的储氢材料.这种人造微生物的特别之处在于,它并不存在于目前的自然界中,科学家们仅仅在其体内植入了仅够维持其生命的必需基因,因而其体内的基因数目在已知生物中是最少的.
领导这项研究的文特尔和史密斯都是美国著名生物学家,前者因支持利用鸟枪测序法对人类基因组进行测序而蜚声全球,后者则是1978年诺贝尔生理学（或医学）奖得主.
在这项计划中,研究人员将利用基本化学物质来合成生殖支原体（Mycoplasma genitalium）细胞中唯一染色体的DNA,然后利用放射方法杀死其遗传物质,并利用人工制造的DNA来取代它.生殖支原体细胞的酶和RNA的功能将得到保留,但其整体的基因结构将是人工合成的.
这项研究与转基因技术有根本的区别.前者是用完全人工合成的基因组代替天然的基因组；而后者是从天然存在的基因组中剪切掉一个基因,或在其中移植入另一种生物的某个基因.
文特尔说,他们的计划只不过是他和其他科学家1995年在马里兰州罗克维尔进行的研究的继续.当时,科学家们为一种名为生殖支原体的细菌进行了测序.生殖支原体是已知的最简单、基因组最小的微生物,它只有一个染色体、517个基因,而人类的每个细胞中有23对染色体,约有3万个基因.在逐步确定生殖支原体内一些并非必需的基因后,科学家们开始系统地减少其体内的基因数目,并希望以此确定生殖支原体的生命存在究竟需要多少基因.1999年,科学家发表报告将数目限定在265至350之间.
文特尔表示,这项研究的目的是为了“构建”一种能够用来制作氢燃料的细菌,或者一种能够吸收和存储二氧化碳的微生物.他认为,他们的研究将使科学家能够在分子水平上了解到,单个细胞究竟最少需要多少基因才能完成生长和繁殖过程以及如何利用人工方式制造基因.文特尔和史密斯的研究得到了美国能源部提供的一笔总额为300万美元的资助.
文特尔承认,这项研究涉及的技术,从理论上来说有可能用于制造新的致病细菌,甚至用于研制生物武器.另外,人工制造新生物的研究是否符合科学伦理,在一些科学家中也引起争论.但文特尔声称,他们将慎重考虑该公布哪些研究细节,而且在实验中也会采取特定措施,例如去除与生殖支原体感染人类能力相关的基因,以确保研究的安全性.