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第69章 生物技术(17)

石油是工业的“血液”。但石油深深地埋藏在地下,怎样才能找到它呢?微生物王国中的烃氧化菌居然可以成为石油勘探队员的向导。我们知道,石油是由各种碳氢有机化合物组成的,这种碳氢化合物叫“烃”。石油虽然被深埋在地下,但总有一些烃会透过岩层缝隙跑到地层浅处。而烃氧化菌有个怪癖,生性喜欢吃烃,它们专门聚集在含烃的土壤中,过着以烃为“食”的生活。虽然偷偷溜到地表层来的烃很少,但对烃氧化菌来说足以维持生命并繁殖后代了。因此,勘探队员如果在某地区的土壤里发现大量的烃氧化菌,那么说明那里很可能有石油。于是,配合其他找矿手段,就可以确定石油矿藏的分布范围了。因此烃氧化菌无形中就成了找油向导。烃氧化菌还可以为人类除弊兴利。工业废水中常常含有能污染环境的有毒烃,人们利用烃氧化菌的食性,在废水池中“放养”少量烃氧化菌,它们边“吃”边繁殖,最后,有毒烃被吃光了,废水也就变成了有用的水。烃氧化菌本身又是优质饲料。

石油酵母有何特异功能

在石油化工公司的炼油厂中,寄宿了一批爱“吃”蜡的食客,它们就是被称为“石油酵母”的解脂假丝酵母和热带假丝酵母。炼油厂为什么要供养这批食客呢?原来,石油产品的质量与蜡的含量多少有很大关系。

在高空飞翔的飞机,如果使用含蜡量高的汽油,那么高空的低温会使蜡凝固起来,堵塞机内各条输油管,使飞机发生严重事故。因此,石油产品需要经过脱蜡处理。工业上有多种脱蜡办法,但是设备复杂,消耗材料和能源也多。于是,炼油厂的工程师从微生物实验中请来了这批专爱吃蜡的食客——石油酵母。在要脱蜡的石油产品中,石油酵母如鱼得水,大吃特吃,把石蜡一扫而光,同时自己迅速繁殖起来。这样,人们既得到了高级航空汽油和柴油,又获得了大量石油酵母,真是一举两得。

完成了脱蜡任务的石油酵母,一个个吃得白白胖胖,含有丰富的蛋白质和维生素,可以制成无毒高蛋白的精饲料,用于喂养家禽和家畜。据说给猪加喂1吨石油酵母饲料,可多生产700多千克猪肉。科学家预测,石油酵母将来还可以作为色香味俱全的人类食物!

甲烷菌是生物的鼻祖吗

在泥泞的沼泽或水草茂密的池塘里,生活着无数专爱“吹”气泡的小生命,名叫甲烷菌。

甲烷菌是地球上最古老的生命体。在地球诞生初期,死寂而缺氧的环境造就了首批性情随和的“生灵”,它们不需要氧气便能呼吸,仅靠现成简单的碳酸盐、甲酸盐等物质维持生计,然而它们具有生命实体——细胞,并开始自然繁殖。这就是生物的鼻祖——甲烷菌。时至今日,地球几经沧桑,甲烷菌却本性难移,仍保持着厌氧本色。当然,现代甲烷菌的“食物”来源更加广泛,杂草、树叶、秸秆,食堂里的残羹剩饭,动物粪尿,乃至垃圾等都是甲烷菌的美味佳肴。沼泽和水草茂密的池塘底部极为缺氧,甲烷菌躲在这里“饱餐”一顿之后,便舒心地呼出一口气来,这便是沼气泡。沼气泡中充满沼气。沼气的主要成分是甲烷,另外还有氢气、一氧化碳、二氧化碳等。它是廉价的能源,用于点灯做饭,既清洁又方便;还可以代替汽油、柴油,是一种理想的气体燃料。

现在世界上大多数国家都在为燃料不足而发愁,开发利用新能源已成为世界性的紧迫问题。而小小微生物却能为人类分忧,在解决能源危机的问题上作出了自己的贡献。在国外,已有许多工厂使用沼气作燃料开动机器。中国也有不少地区特别是农村兴建了沼气池,人工培养微生物制取沼气。据估计,每立方米沼气池可以生产6 000千卡左右的热量,可供一个马力的内燃机工作24小时,供一盏相当于60~100瓦电灯亮度的沼气灯照明5~6小时,还可以建成沼气发电站把生物能变成电能。甲烷菌的食料非常广泛,几乎所有的有机物都可以用做沼气发酵的原料。沼气池则为甲烷菌提供了一个缺氧的环境。在这里,甲烷菌可以愉快地劳动,源源不断地产生沼气。一个年产2万吨酒精的工厂,如将全部酒精废液生产沼气,每年可得沼气1 100万立方米,相当于9 000吨煤。而且,被甲烷菌“吞嚼”过的残渣,还是庄稼的上等肥料,肥效比一般农家肥还高。

苏云金杆菌是灭虫“勇士”吗

在微生物王国中,有一大批灭虫“勇士”。千百年来,它们悄悄地帮助人类杀灭害虫,保护庄稼。然而,它们的功绩直到近百年来才被人们发现。1911年,德国人贝尔奈在苏云金这个地方的一家面粉厂里,发现有一种寄生在昆虫体内的细菌,有很强的杀虫力。于是,人们称这种细菌为苏云金杆菌。苏云金杆菌长得像根棍棒,矮矮胖胖,身高不到5‰毫米。当它长到一定阶段,身体一端会形成一个卵圆形的芽孢,用来繁殖后代,另一端便产生一个菱形或近似正方形的结晶体,因为它与芽孢相伴而生,我们叫它伴孢晶体,有很强的毒性。当害虫咬嚼庄稼时,同时把苏云金杆菌吃进肚去,这就像孙悟空钻进铁扇公主的肚子里去一样,在害虫的肚子里大显威风。它的伴孢晶体含有的毒素可以破坏害虫的消化道,引起食欲减退,行动迟缓,呕吐、腹泻;而芽孢能通过破损的消化道进入血液,在血液中大量繁殖而造成败血症,最终使害虫一命呜呼。

苏云金杆菌的发现,为人们利用微生物消灭植物病虫害带来了美好的前景。现在,人们已经用发酵罐大规模地生产苏云金杆菌,经过过滤、干燥等过程制成粉剂或可湿剂、液剂,喷洒到庄稼上,对棉铃虫、菜青虫、毒蛾、松毛虫以及玉米螟、高粱螟、三化螟等100多种害虫有不同的致病和毒杀作用。

生活中有哪些可食用的真菌

在家庭餐桌上,我们经常可以吃到味美可口的蘑菇、香菇一类食用菌,这就是微生物对人类的奉献。早在两三千年前,中国人民就已把菇菌作为珍贵的食用菌了,而且很早就懂得食用菌的栽培。食用菌类一般都是高等真菌的子实体,在中国发现的不下350种,常见的有蘑菇、草菇、香菇、平菇、凤尾菇、金针菇、黑木耳、松口蘑、竹荪、羊肚菌、牛肝菌等多种。这些食用菌味道鲜美,营养丰富,含有丰富的蛋白质、脂肪、糖、维生素、矿物质等营养成分。而且某些食用菌对动植物病毒性疾病有免疫或抑制作用,还能抑制肿瘤的发生和发展,并能溶解一定量的胆固醇,所以被人们称为“保健食品”。

早先,这些食用真菌野生在山林、草地、田野里。当你走进潮湿的林地,拣起一块潮湿的朽木或几片腐叶,不用放大镜也能看见许多丝状物,这常常就是它们的菌丝体。发育良好的菌丝,能钻进木材、落叶的组织里,吸取养料。像蘑菇等的菌丝体上,会长出一把漂亮的“小伞”,这就是子实体。子实体上面是平整的,而下面密生着许多叫菌褶的薄膜,长着能繁殖后代的担子或担孢子,能随风飞散,到它们喜欢的地方去“安家”。现在,人们掌握了它们的生长发育习性,可以采用人工栽培的方法,大量地生产了。

在高等真菌中,还有许多可以作为药用的菌类。例如有补中、固肾、益脾、补肺、止血作用的灵芝,滋阴、补肾、润肺、强精、补血提神的银耳,滋补、助消化、退热、利尿、消肿的茯苓。还有对消化道肿瘤有较好疗效,又可治神经衰弱、消化不良等慢性疾病的猴头,可以做止血外敷药的马勃等。在琳琅满目、奇妙诱人的真菌大家族中,蕴藏着丰富资源,等待我们去开发和利用。

疫苗是抵抗的防线吗

许多细菌和病毒会给人类带来疾病,造成死亡,然而,人们也正是利用这类细菌和病毒以毒攻毒,把它注射到正常人的身体里,使人体在后天产生对某种疾病的抵抗力。这种用来注射的细菌和病毒,就是疫苗(或菌苗)。

疫苗的利用,可以追溯到10世纪中国宋朝时代,当时一些民间医生就已知道用天花病人的痘痂,吹进健康人的鼻孔里,使他在患轻微的天花病过程中,获得对天花病毒的免疫力。

经过几个世纪的努力,人们已经研制出了多种疫苗,用来注入人体,抵抗各种疾病的袭击,有效地控制了天花、麻疹、霍乱、鼠疫、伤寒、流行性脑炎、肺结核等许多传染病的蔓延。那么,人体注射了疫苗,为什么能预防传染病呢?疫苗、菌苗都是利用微生物制成的,所以称为生物制品。绝大多数生物制品对人体来说,是一种大分子胶体的异体物质,人们把它称为抗原。当抗原进入人体后,它可以刺激人体内产生一种与其相应的抗体物质。抗体具有抑制和杀灭病原菌的功能,这便是人体内的免疫作用。例如种牛痘之所以能预防天花,就是因为预防接种后,抗原物质作用于人的机体,除了引起体内先天性免疫增强外,还能刺激人体内产生大量抗体和免疫活性物质——转移因子、干扰素等,这样,人体对再侵入的天花病毒就自动获得了免疫力。

单细胞蛋白有何益处

当今国际市场上,出现了一种引人注目的新食品。它们的样子很像鸡、鱼或猪肉,但却不是农家饲养的畜禽制品,也不是耕种收获的五谷杂粮,而是用微生物生产的微生物蛋白制成的,有人称它为“人造肉”。我们知道,蛋白质是生命活动的基础,一切有生命的地方都有蛋白质,微生物当然也不例外。不过到目前为止,能够担当生产微生物蛋白的菌种还不多,主要是一些不会引起疾病的细菌、酵母和微型藻类。因为它们的结构非常简单,一个个体就是一个细胞,所以这样的蛋白又叫单细胞蛋白。在生产单细胞蛋白的工厂里,人们为微生物安排了最适宜的居住环境,这就是一个个大小不等的发酵罐,罐里存放着适合不同种类微生物“胃口”的食料,保证它们在这里能吃饱喝足,迅速繁殖。当发酵罐里的微生物繁殖到足够数量时,便可收集起来加工利用了。

单细胞蛋白具有很高的营养价值。它的蛋白质含量可达到40%~80%,远远超过一般的动植物食品。而且单细胞蛋白里氨基酸的种类比较齐全,有几种在一般粮食里缺少的氨基酸,在单细胞蛋白里却大量存在。另外,还含有多种维生素,这也是一般食物所不及。正是由于单细胞蛋白具有这些突出的优点,现在人们用它加上相应的调味品做成鸡、鱼、猪肉的代用品,不仅外形相像,而且味道鲜美,营养又超过天然的鱼肉制品;用它掺和在饼干、饮料、奶制品中,则能提高这些传统食品的营养价值。在畜禽的饲料中,只要添加3%~10%的单细胞蛋白,便能大大提高饲料的营养价值和利用率。用其来喂猪可增加瘦肉率,用其来养鸡能多产蛋,用其来饲养奶牛还可提高产奶量。在井冈霉素、肌苷、抗菌素等发酵工业生产中,它又可代替粮食原料。单细胞蛋白用途广泛,前程远大。随着世界人口的不断增长,粮食和饲料不足的情况日益严重。面对这一严峻的现实,开发利用单细胞蛋白已成为许多国家增产粮食的新途径。若以蛋白质含量计算,1千克单细胞蛋白相当于1~15千克的大豆。建立一座5只100吨发酵罐的工厂,可以年产5 000吨单细胞蛋白,相当于5万亩耕地上种植大豆的产量。单细胞蛋白的生产向人们展示了美好的前景,在现代科学技术培育下,也许用不了多久,用单细胞蛋白制成的饭菜,就会出现在你家的餐桌上。

乙醇为何被称为绿色的汽油

乙醇,就是我们通常说的酒精。纯乙醇的沸点为785℃,很容易燃烧,在世界面临能源危机的今天,开发利用乙醇作动力燃料,正受到人们越来越多的关注。有的国家把乙醇掺进汽油里混合使用,称为醇汽油,效率甚至比单用汽油还高。产糖量居世界第一的巴西,完全用乙醇开动的汽车,已经在圣保罗的大街上奔驰了。生产乙醇的主角是大名鼎鼎的酵母菌。它能够在缺氧的条件下,开动体内的一套特殊装置——酶系统,把碳水化合物转变成乙醇。近些年来人们又陆续发现,微生物王国中能够制造乙醇的菌种还不少,比如有一种叫酵单孢菌的,它的本领比酵母菌还高,不仅发酵速度快,生产效率高,而且能更充分地利用原料,产出的乙醇要比酵母菌高出8倍多,很可能是更为理想的乙醇制造者。

在相当长的一段时间里,微生物用来生产乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜、甜高粱等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物,现在人们找到了一种廉价的原料,这就是纤维素。纤维素也是碳水化合物,而且在自然界里大量存在,许多绿色植物及其副产品,如树枝树叶,稻草糠壳等,几乎有一半是纤维素,用它们作原料可以说是取之不尽,用之不竭。当然,用纤维素作原料对酵母菌来说,将发生极大的困难,也就是说很难施展它的发酵本领。不过,人们早就从牛、羊等牲畜所以能吸收纤维素的研究中发现,微生物中的球菌、杆菌和一些真菌、放线菌,会分泌出一种能催化纤维素分解的酶,叫纤维素酶。用这种纤维素酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子,然后酵母菌就能把葡萄糖发酵变成乙醇。更令人赞叹不已的是,有一种叫嗜热梭菌的微生物,它们居然能一边“吃”纤维素,一边就“拉”出乙醇来,那就更简单了。微生物利用纤维素作原料生产乙醇,为乙醇登上新能源的宝座铺平了道路。由于这些原料都来自绿色植物,所以有人把乙醇称为绿色的汽油。

假单孢杆菌是吃汞的“勇士”吗

20世纪50年代初,日本水俣地区发生了一种奇怪的病。患者开始感到手脚麻木,接着听觉视觉逐步衰退,最后精神失常,身体像弓一样弯曲变形,惨叫而死。当时谁也搞不清这是什么病,就按地名把它称为“水俣病”。经过医学工作者几年的努力,终于揭开了这怪病之谜:原来是当地工厂排出的含汞废水污染了水俣湾,使那里的鱼虾含汞量大大增加,人吃了这些鱼虾后,汞也随之进入人体,当汞在人体内的含量积累到一定程度,就会严重地破坏人的大脑和神经系统,产生可怕的中毒症状,直到致人死命。

汞化合物是一种极难对付的污染物,人们曾试图用物理的方法和化学的方法来制伏它,但效果都不太理想,最后还是请来了神通广大的微生物。在微生物王国里,有一批专吃汞的“勇士”,例如有一种名叫假单孢杆菌的,到了含汞的废水中不但安然无恙,而且还能把汞吃到肚子里,经过体内的一套特殊的酶系统,把汞离子转化成金属汞,这样,既能达到污水净化的目的,人们还可以想办法把它们体内的金属汞回收利用,一举两得。

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