细菌：走，外太空采矿去

我们现在已经知道，宇宙中有许多宝藏星球，有的遍地钻石，有的满载金银，还有的蕴藏有人类梦寐以求的能源矿藏。可惜，这些星球离地球都很遥远，人类很难将矿工和机器运送过去开采矿藏，再将这些资源运输回来。不过，地球上有一类经验丰富的老“矿工”，在它们的帮助下，这个美好的设想也许能早日实现。

来历不明的贵金属

日前，美国古生物学家在一个意想不到的地方发现了一个“银矿”。研究人员在加拿大西北地区的一个化石产地挖掘古生物化石，他们收获不错，找到了一批来自5亿多年前的寒武纪蠕虫及其粪便的化石。在粪便化石中，研究人员发现了一些奇怪的银色斑点，经过检验，发现那竟然是银。研究人员感到很困惑，根据环境分析，5亿多年前，这块地方还是一片海洋，蠕虫从哪里挖掘出了这些金属银?

其实，这不是人们第一次意外找到金属矿藏了。21世纪初，科学家在美国一个已经开采完并被水完全淹没的旧铜矿中考察时，发现其中竟然冒出了大量的铜。按理来说这完全不可能，如果矿中还有这么多铜，当初怎么可能会废弃呢?也不可能有人会选择一个充满水的地方来储藏自己的宝物。

那么这些铜到底是从哪里来的?经过进一步的观察和研究，科学家确认这些铜其实就是铜矿中的残余矿渣，当时的技术无法把这些金属全部挖掘提炼出来，只好废弃了，而把这些残余金属全部挖掘出来的“矿工”竟然是一类嗜金属细菌。这些细菌在矿井中的含铜硫化物表面生长繁殖，以金属铜为食完成代谢，这一过程将铜从含铜硫化物中“提炼”了出来，富集在一起，就促成了废弃铜矿“死而复生”的奇迹。

受到这一发现的启发，美国古生物学家猜想，蠕虫体内的金属银也许也是细菌带来的。寒武纪时期，海洋中含有大量银离子，原本海洋生物无法在这种富含重金属离子的环境中生存，但是海水中的细菌帮了大忙，它们能将水里的金属离子吃到腹中，将海水过滤得干净无毒。这样，其他海洋生物就能在海洋中生存下来了。后来，顺着食物链，细菌体内的金属银就富集到了蠕虫体内。

用“吞金兽”采矿

这些发现让科学家灵机一动，既然细菌喜欢“吃”金属，可不可以让细菌帮忙采矿呢?

和上述铜矿相似，在采矿过程中，矿坑里总会残留大量矿渣，这些矿渣往往含有多种贵金属，但因为含量少，提炼困难且成本高，只能无奈废弃，这些矿渣还会对环境造成污染，如何处理矿渣是一个让人头疼的难题。而细菌“矿工”有助于解决这一难题。

古生物学家在生活于海底的古代蠕虫的粪便化石中发现了银斑点。

研究表明，根据其本身的生理结构差异，细菌可以用多种方法收集金属。有的细菌采用胞外沉淀的方法，在体表产生一种化学溶液，从而与金属发生反应，缓慢形成金属化合物;另一种方式是表面吸附，这利用了细菌表面的负电荷团与金属阳离子之间的相互作用;此外还有胞吞作用，通过类似于进食的物理方式，细菌可以将金属包围进自己的身体。人类通过微生物发酵工程培养大量细菌“矿工”，将它们派遣到矿洞中，细菌微小的身躯能深入矿洞的每一丝缝隙，将其中的金属原子彻底搜刮干净，当细菌富集大量金属后，人类就可以收集这些细菌，使用不同的方法从中分离出需要的金属。

细菌“矿工”在黄金的开采方面帮了大忙。某些芽孢杆菌，比如蜡样芽孢杆菌可以嗅出黄金的气味，人们可以将它们当作黄金探针，根据其分布、数量等特征来寻找黄金矿区。找到矿区后，人们还可以利用细菌来开采黄金。澳大利亚科学家曾在金矿中找到了一种“聚金细菌”，矿区中80%的矿石颗粒上都有这种细菌存活。这种细菌需要利用金属金进行代谢，它体内具有一种特殊的酶，能将化合物中的金离子变成惰性固体金，从而创造出微型金块。通过这一过程，“聚金细菌”能将散落的金离子聚积成黄金，自然界中天然金矿的形成也许都离不开“聚金细菌”的功劳。如果人类可以利用好“聚金细菌”，那么就能从含金量非常低的矿石中提取出宝贵的黄金。

除了黄金，细菌还能帮忙开采其他金属。目前美国已大规模地使用细菌冶金法从废弃物中回收铜，其生产量已相当惊人。近年来，中国也开始利用细菌冶金法采冶锰、镍、金、银等多种金属。

带上细菌去外太空

细菌不仅能在地球采矿，由于其强大的生存和繁殖能力，它们在太空中也能高效工作。2019年，英国科学家在国际空间站上让细菌进行了“采矿”工作。该团队开发了一种火柴盒大小的小型设备，称为生物采矿反应器，每个反应器都养着一种细菌，随后科研人员往溶液里投入了一小块玄武岩。之所以选择玄武岩，是因为它在月球上很常见，如果细菌采矿证实可行，很快就能在月球上应用起来了。

科学家在国际空间站上让细菌进行了“采矿”工作。

在随后的三周内，研究小组分别模拟了火星重力、地球重力和微重力三种条件，测试了鞘氨醇单胞菌、枯草芽孢杆菌和耐金属贪铜菌等三种细菌的采矿能力。反应器中的细菌丝毫未受太空站里的微重力强辐射影响，生机勃勃，而在采矿能力上，虽然枯草芽孢杆菌和耐金属贪铜菌表现平平，鞘氨醇单胞菌的表现却很惊艳，与未加细菌的对照组相比，鞘氨醇单胞菌溶液中的稀土矿物含量足足提高了4倍多，这些矿物质正是细菌从玄武岩中提取出来的。

另一组英国科学家的研究结果还表明，在重力降低的条件下，细菌开采金属钒的能力提高了283%。钒是一种工业、农业、国防上经常作为合金元素添加到钢中的重要元素，用于制造高强度、耐腐蚀的材料。由此可见，让细菌作为太空“矿工”进行大规模生物采矿工作的未来并不是幻想。

细菌实在是太神通广大了，未来，真的去往系外星球时，人类可不能忘了带上这种万能助手。