美國科學(xué)家2004年3月中旬在威斯康星州西南部一處廢棄鐵礦床的深處，發(fā)現(xiàn)一種能夠“制造”極為細長的納米級晶體的新型微生物。這種微生物和細長微晶體的發(fā)現(xiàn)，為人們探索生物成礦作用的機制開啟了一扇更廣闊的窗口。

3月12日出版的《科學(xué)》雜志發(fā)表了這項研究成果：來自加州大學(xué)伯克利分校和威斯康星-麥迪遜大學(xué)的研究人員不僅描述了這種由微生物制造的細長晶體的結(jié)構(gòu)，而且對“制造”過程進行了深入分析。

據(jù)論文主要作者、加州大學(xué)伯克利分校地球與行星科學(xué)教授JillBanfield介紹，這種晶體的獨特性主要表現(xiàn)在它的直徑/長度比非常大：直徑僅有幾個納米而長度達到10微米，相差千倍以上，與人的發(fā)絲比例接近。

另一作者、威斯康星-麥迪遜大學(xué)物理學(xué)教授GelsominaDeStasio表示，生物成礦作用廣泛存在于自然界，骨骼、牙齒、貝殼以及一些堅硬的生物材料的形成都與此有關(guān)。微生物制造晶體有多種用途。一些細菌合成磁鐵礦用于導(dǎo)航，另一些能夠降解有毒金屬。但這次發(fā)現(xiàn)的具有如此高直徑/長度比的晶體結(jié)構(gòu)以往從未出現(xiàn)過。研究人員推測產(chǎn)生細長結(jié)構(gòu)的原因在于微生物體內(nèi)長鏈聚合物的影響。

為辨明形成這種晶體的具體化學(xué)過程，研究小組運用了威斯康星-麥迪遜大學(xué)同步輻射研究中心的儲存環(huán)產(chǎn)生的X射線以及一種新型顯微鏡，觀察微生物聚合物和晶體間的化學(xué)作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微生物聚合物確實是生成這種細長晶體的模板――由此也揭示出這種生物成礦作用的核心。

自然界中合成物質(zhì)使用模板的現(xiàn)象比比皆是，但是動物和微生物如何在分子水平上應(yīng)用模板卻一直是個謎，因為同時考察柔軟輕盈的聚合物模板和它異常堅硬的礦物生成品非常困難。這次美國科學(xué)家開創(chuàng)性地聯(lián)合運用X射線光譜和顯微鏡的方法，為解開這個自然之謎提供了新手段。研究人員認(rèn)為，這一進展將有助于人類模擬大自然創(chuàng)制的材料杰作，從而開辟仿生合成的新途徑。