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固氮細菌 |
固氮細菌,英文名nitrogen fixing bacteria;diazotrophs,是一種能進行生物固氮的各種原核生物的通稱,包括自生固氮菌、共生固氮菌、聯合固氮細菌三種;固氮細菌可提高土壤肥力、將一氧化碳變燃料等作用。
簡介
固氮細菌,英文名被稱作是nitrogen fixing bacteria;diazotrophs。它是一種能進行生物固氮的各種原核生物的通稱,一般情況下它可分為三大類,這其中包括自生固氮菌、共生固氮菌和聯合固氮菌這三種。固氮酶對氧極其敏感,因此固氮作用必須在嚴格的厭氧條件下進行,這對於厭氧固氮菌當然不成問題。但是大多數固氮菌卻是必須在有氧條件下才能生活的好氧菌,這裡有一些保護固氮酶免受氧傷害的機制可以保護好。釩固氮酶通常可以從氮氣中生成氨,所以說固氮菌可以將一氧化碳變燃料。
評價
固氮菌將一氧化碳變燃料
丙烷是一種點燃後形成藍色火焰的氣體,全美火爐排放的氣體都含有丙烷。釩固氮酶通常可以從氮氣中生成氨。科學家警告說,這項研究尚處於早期階段,不過他們同時表示,該研究最終可能會帶來全新、環保的燃料生產方式,最終從稀薄的空氣提取汽油。參與實施這項研究的美國加州大學歐文分校科學家馬庫斯-里貝(Markus Ribbe)說:"這種微生物是一種非常常見的土壤細菌,我們對其已有深入了解,並且實施了長期的研究。"
研究結果刊登在最新一期的《科學》雜誌上。里貝補充說:"雖然我們仍在研究釩固氮酶,但我們知道這種酶具有不同尋常的特性。"科學家研究的那種微生物名叫棕色固氮菌(Azotobacter vinelandii),是一種對環境很重要的細菌,它通常存在於像大豆等固氮植物根部周圍的土壤中。
農場主之所以對含有棕色固氮菌的植物情有獨鍾,是因為這種細菌可充分利用多種酶,將大氣中毫無用途的氮氣變成重要的氨和其他化合物。接下來,其他植物吸收這些化合物,利用它們生長。里貝在研究中與合作者將一種氮--釩固氮酶--隔離出來,用以將氮變成氨。接着,他們從釩固氮酶中分離出氮和氧,並用一氧化碳填補剩餘空間。
沒有了氮和氧,釩固氮酶開始將一氧化碳變成兩到三個原子長的短碳鏈。一個三碳鏈通常被稱為丙烷,這是一種點燃後形成藍色火焰的氣體,全美的火爐都在使用。加利福尼亞理工學院的科學家喬納斯-彼得斯說,從科學上講,釩固氮酶的新功能是一項"意義深遠的發現"。
里貝說:"很顯然,如果我們可以製造出更長的碳碳鏈,這項發現最終會令我們開發出合成液態燃料。"新酶只能形成兩到三個碳鏈,而不是構成液態汽油的更長鏈。不過,里貝認為他可以對釩固氮酶做出改動,令其可以生成汽油。如果這項技術得到進一步完善,最終或能令汽車以自身排放的尾氣當作部分燃料。而經過更長時間的研究,汽車甚至還能從空氣中"吸收"二氧化碳供其運行的燃料,而目前已經擁有將二氧化碳變為一氧化碳的技術。
里貝和彼得斯均表示,在近期內還不能做到這一步。里貝說:"提取釩固氮酶的難度非常大。"由於其在農業方面的重要性,科學家很早以前就對這種酶有了了解。他們甚至在20多年前就隔離出釩固氮酶的基因,為遺傳工程師和合成生物學家深入了解這種酶創造了條件。不過,大量提取、生長和儲存釩固氮酶的技術直到近幾年才開發出來,也令這項最新研究成為可能。在開發出以空氣和細菌為燃料的汽車以前,科學家還必須實施進一步研究。[1]