是否存在氧化金属来获取能量的生物？ 第1页

地球上广泛存在氧化金属来获取少许能量的微生物，而且这并不需要等到“人类文明出现后”。

• 你熟悉的大肠杆菌就可以将汞单质氧化为二价汞离子^[1]并取得些微的能量。土壤里有多种细菌可以将二价汞离子作为电子传递链的电子受体，还原为汞单质^[2]。地球的汞含量不足以支持基于汞循环的复杂生态系罢了。

人类制造的各种金属物品可以被细菌腐蚀。二十世纪中叶，研究人员建立的模型是这样的：

• 水中的氢会夺取金属表面的电子形成氢气，在金属表面形成“氢膜”阻碍金属的溶解。附着在金属表面的微生物可以利用体内的氢化酶将硫酸根还原成硫化氢、除去金属表面的氢气，让金属继续溶解侵蚀^[3]，硫化氢还能与多种金属发生反应。

2016 年的新理论认为，附着在金属表面的细菌生物膜可以提取金属材料的电子来还原体内的硫酸根^[4]。

微生物代谢产生的硫化氢与金属反应形成的金属硫化物膜可以将金属表面的电子传给细菌生物膜，细菌生物膜生长的不均匀还会在金属表面形成多个浓度差电池。微生物代谢产生的各种有机酸也可以腐蚀金属。由此，厌氧甲烷菌和硫酸还原微生物可以从金属中连续提取电子、加入电子传递链来获得能量。

这套系统非常古老，在人类出现之前就已经将二价铁-三价铁循环转换了数十亿年，支持着深海热泉•冷泉和地下的大片生态系。

参考

1. ^ Smith等（1998）报道大肠杆菌、芽孢杆菌、链霉菌可以将汞蒸气氧化为二价汞离子。估计能产生过氧化氢酶的微生物都有这样做的可能性
2. ^ Baldi等（1989）、Makup等（2004）
3. ^ von Wolzogen Kuehr CAH, van der Vlugt LS. The graphitization of cast iron as an electrobiochemical process in anaerobic soil[J]. Water, 1964 : AD0617552.
4. ^ Xu DK, Li YC, Gu TY. Mechanistic modeling of biocorrosion caused by biofilms of sulfate reducing bacteria and acid producing bacteria[J]. Bioelectrochemistry, 2016, 110 : 52–58. DOI:10.1016/j.bioelechem.2016.03.003