細菌也能“口吐珍珠”

朝陽

珍珠，水中的寶石

古時候，人們沒有掌握更多的科學的知識，無法去解釋許多東西的產生原理，于是人們會想象一些美麗傳奇的神話故事來作為解釋，關于珍珠也有這樣的故事。

相傳很久以前，在中國的南海里生活著美麗的鮫女，這些鮫女原來是月神嫦娥的侍仆，因為做錯事被罰到海里，每逢月圓之夜，她們常常站在峭石上，遙望月亮，傷心落淚，落下的淚水便化成了珍珠。唐朝詩人李商隱的千古名句“滄海月明珠有淚，藍田日暖玉生煙”就描述了這淚珠化成的珍珠。

現(xiàn)在我們知道了，這個美好的故事并不真實，珍珠確實來源于大海和江河，但是卻不是鮫女的眼淚，而是珍珠蚌的分泌物。蚌張開貝殼進食的時候，會有異物進入它的體內，蚌沒辦法排出異物，便分泌碳酸鈣包裹異物，這樣日積月累，幾年之后就會形成我們見到的一顆顆的珍珠，珍珠的主要成分就是碳酸鈣和一些氨基酸，我們也稱為珍珠質。

珍珠具有五彩瑰麗的顏色和內斂柔和的光華，被發(fā)現(xiàn)以來就深受人們的喜愛。古時候不論在東方還是西方，都是貴族才能擁有的寶物，現(xiàn)在也被法國、菲律賓和印度視為國寶。除了作為珠寶，珍珠還有藥用和美容功效，《本草綱目》中說珍珠可“清熱利濕、化痰消積、明目去翳”，現(xiàn)代研究還表明珍珠在提高人體免疫力、延緩衰老、祛斑美白等方面都具有獨特的作用。

小細菌，用處大

在4000年前的夏朝，中國的漁民已經(jīng)開始在海洋和江河中采集珍珠，而到了宋代，我們就發(fā)現(xiàn)了人工養(yǎng)殖珍珠的方法，宋代《文昌雜錄》中有這樣的記載：“取稍大蚌蛤，以清水浸之。飼其開口，急以珠投之。頻換清水，經(jīng)兩秋即成真珠矣?！泵鞔臅r候，還有人將鉛制的佛像投入蚌中，養(yǎng)成佛像珍珠。現(xiàn)在養(yǎng)殖珍珠及其加工已經(jīng)成了江浙地區(qū)的一大產業(yè)。

但是你知道嗎，不止是珍珠蚌可以產珍珠，細菌也可以做到！

其實細菌不是都是有害的，還有很多有益菌。如有些細菌可用在生產中，其生產效率將遠遠超過人類的化工工廠，還節(jié)能環(huán)保。比如用基因工程技術改造過的大腸桿菌，可以以糖類為原料，產生一種叫丁二醇的化學原料，它是工程塑料和氨綸的重要原料。工程塑料廣泛應用于電子電器、汽車零件等領域，氨綸則是制成衣物的一種重要材料。

另外，動物尿液中發(fā)現(xiàn)的一種叫“T-103”的細菌可以把“吃進去”的報紙轉化為汽車燃料，也就是說提供纖維素給這種細菌，我們就可以獲得大量的燃料。還有能產電能的細菌、能產藥物的細菌等等，有這些細菌“榜樣”在前，讓細菌來產珍珠好像也不是天方夜譚。

細菌如何產珍珠

我們已經(jīng)知道，珍珠的主要成分就是碳酸鈣和少量的氨基酸組成的珍珠質，那是不是將這些成分“堆疊”在一起就可以產生珍珠質了呢？這個想法被美國的一位教授在實驗室里實現(xiàn)了。

他們首先取一張涂布有地衣芽孢桿菌的玻璃或塑料薄片，放入裝有尿素（在人體內，尿素是排尿時腎臟排泄的廢物）的鈣離子溶液中，溶液中還有巴斯德氏菌，這種細菌的作用是分解尿素，使分解后的尿素離子和鈣離子結合產生碳酸鈣結晶。而薄片上的地衣芽孢桿菌就會產生負電荷，吸引碳酸鈣結晶在它的周圍不斷層疊堆積。剩下需要做的只是將這個溶液放在培養(yǎng)箱中，一天的時間就可以形成一層大約5微米厚的珍珠質層。

不要小看了這5微米，要知道這個效率比起人工養(yǎng)蚌產珠高了不止一點點。我們養(yǎng)蚌到可以產珠需要兩至三年，珍珠蚌每天分泌的珍珠質層僅有1～1.5微米厚，這樣一比，細菌產珠是不是比養(yǎng)蚌產珠更快也更節(jié)約成本呢？不過科學家讓細菌產珍珠質可不僅僅是讓它來生產珍珠，這種碳酸鈣組成的珍珠質層還有更大的用處。

珍珠質的大用處

細菌產的人造珍珠質層比大多數(shù)塑料更加堅硬，而且它還具有很強的韌性和延展性，這意味著它可以被塑造成更多形狀，用在廣泛的領域，例如醫(yī)學、食品工業(yè)、土木工程，它甚至可以作為在月球上建造建筑的原材料。

珍珠質的主要成分是碳酸鈣，人的骨頭也主要由鈣質組成，這意味著珍珠質制成的人工骨骼或者支架將更容易被人體接受，免疫排斥反應大大減少，植入的支架也不再需要第二次手術取出來。在食品工業(yè)中，這種材料可以被制成食物包裝，它不像工業(yè)塑料一樣含有多種有害成分，所以更加安全無害。珍珠質容易被酸堿類物質降解，比起塑料來說對環(huán)境也更友好。珍珠質涂層還可以防止風化，適于文物保護工作。而且，雖然這種材料比大多數(shù)塑料更堅硬，但它非常輕，這種質量對于飛機、船只或火箭等運輸工具尤其有價值，這讓運輸工具更節(jié)能。

細菌珍珠質層還可能是在月球和其他行星上建造房屋的理想材料，因為月球塵埃中本身就含有大量的鈣，我們唯一必須提供的“成分”僅僅是尿素和一小管細菌。我們已經(jīng)能用低成本的方法合成大量尿素，農業(yè)中常用的氮肥主要就是尿素。宇航員帶上尿素和我們的“工人”——細菌，馬上就可以開始生產我們的第一層磚瓦。不過在這之前，我們還要解決的工作是，如何讓我們的“工人”更高效？除了提供更多的“工人”以外，通過基因工程技術改造“工人”，使細菌產生更高的新陳代謝的活性，提高“工作效率”，這也是科學家們努力的一個方向。