化能自養微生物是如何被發現的?本文試圖從新陳代謝的角度分析化能自養細菌對人類生活的影響。
趨化性自養微生物:以二氧化碳為碳源,利用銨、亞硝酸鹽、硫化氫、鐵離子等無機化合物氧化過程中釋放的能量生長的微生物。主要類群有硫細菌、硝化細菌和鐵細菌。它們的生長需要在有氧條件下進行。大部分產甲烷菌都可以自己生存。它們以氫氣為能源,二氧化碳為碳源生長,產物是甲烷,我們稱之為厭氧自養細菌。
1887年,謝爾蓋·諾格拉(1856-1953)研究了Beggiatoa,確定它以無機H 2 S為能源,以CO 2為碳源。他首先提出了自養生物的概念及其與自然循環的關系。韋·諾格拉-斯基發現,在水道口有壹些從硫磺礦泉(富含H 2 S)中流出的細絲,這些細絲由大量的恙蟲病細菌組成。他還發現,在饑餓壹段時間後,體內的硫顆粒會消失,但在給予H 2 S後,硫顆粒又出現了,經過幾次小測試,他推測硫在細菌中被氧化,這些氧化過程是細菌的主要能量來源。後來因為硫細菌的研究幹擾了進程,謝爾蓋轉而研究硝化細菌。
趨化性自養微生物因其在農業生產、能源開發、冶金和采礦中的實際應用,以及在生產力代謝和分子遺傳學等理論研究中的重要性,越來越受到人們的重視。
1)以硝化細菌為例,硝化細菌是化能自養真菌中的主要生理類群之壹。包括硝化細菌和硝化細菌(或亞硝酸鹽氧化細菌)兩個亞群。它們是好氧細菌,通過利用無機氧化過程獲得的能量來同化CO2並合成細胞物質。硝化細菌組裝的亞硝酸鹽微生物傳感器除了在土壤氮素營養轉化和自然氮循環中發揮重要作用外,還可以快速檢測大氣和水中的亞硝酸鹽濃度,在環境監測中發揮作用。
2)氧化亞鐵硫桿菌氧化黃鐵礦時,可生成硫酸和硫酸鐵。硫酸鐵是能與硫酸鐵結合的強氧化劑和溶劑,硫酸鐵是能溶解礦物的強氧化劑和溶劑,如溶解銅礦石使銅沈澱。利用這類微生物進行采礦冶金稱為細菌冶金,是開采貧礦和尾礦的有效途徑。細菌浸出鐵的速度比完全氧化快56-60倍。
3)光能異養微生物可以利用CO2,但只能在有機物存在下生長,人工培養也需要供給生長因子。目前,這類微生物如紅孢菌已被用於凈化高濃度有機廢水,在處理汙水和凈化環境方面有著廣闊的前景。