化能自养微生物是如何被发现的?本文试图从新陈代谢的角度分析化能自养细菌对人类生活的影响。
趋化性自养微生物:以二氧化碳为碳源,利用铵、亚硝酸盐、硫化氢、铁离子等无机化合物氧化过程中释放的能量生长的微生物。主要类群有硫细菌、硝化细菌和铁细菌。它们的生长需要在有氧条件下进行。大部分产甲烷菌都可以自己生存。它们以氢气为能源,二氧化碳为碳源生长,产物是甲烷,我们称之为厌氧自养细菌。
1887年,谢尔盖·诺格拉(1856-1953)研究了Beggiatoa,确定它以无机H 2 S为能源,以CO 2为碳源。他首先提出了自养生物的概念及其与自然循环的关系。韦·诺格拉-斯基发现,在水道口有一些从硫磺矿泉(富含H 2 S)中流出的细丝,这些细丝由大量的恙虫病细菌组成。他还发现,在饥饿一段时间后,体内的硫颗粒会消失,但在给予H 2 S后,硫颗粒又出现了,经过几次小测试,他推测硫在细菌中被氧化,这些氧化过程是细菌的主要能量来源。后来因为硫细菌的研究干扰了进程,谢尔盖转而研究硝化细菌。
趋化性自养微生物因其在农业生产、能源开发、冶金和采矿中的实际应用,以及在生产力代谢和分子遗传学等理论研究中的重要性,越来越受到人们的重视。
1)以硝化细菌为例,硝化细菌是化能自养真菌中的主要生理类群之一。包括硝化细菌和硝化细菌(或亚硝酸盐氧化细菌)两个亚群。它们是好氧细菌,通过利用无机氧化过程获得的能量来同化CO2并合成细胞物质。硝化细菌组装的亚硝酸盐微生物传感器除了在土壤氮素营养转化和自然氮循环中发挥重要作用外,还可以快速检测大气和水中的亚硝酸盐浓度,在环境监测中发挥作用。
2)氧化亚铁硫杆菌氧化黄铁矿时,可生成硫酸和硫酸铁。硫酸铁是能与硫酸铁结合的强氧化剂和溶剂,硫酸铁是能溶解矿物的强氧化剂和溶剂,如溶解铜矿石使铜沉淀。利用这类微生物进行采矿冶金称为细菌冶金,是开采贫矿和尾矿的有效途径。细菌浸出铁的速度比完全氧化快56-60倍。
3)光能异养微生物可以利用CO2,但只能在有机物存在下生长,人工培养也需要供给生长因子。目前,这类微生物如红孢菌已被用于净化高浓度有机废水,在处理污水和净化环境方面有着广阔的前景。