书城自然生物:细微之处显神奇
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第12章 工农业生产的好帮手

取氮能手固氮菌

氮是植物生长不可缺少的“维生素”,是合成蛋白质的主要来源。固氮菌擅长空中取氮,它们能把空气中植物无法吸收的氮气转化成氮肥,源源不断地供植物享用。

在形形色色的固氮菌中,名声最大的要数根瘤菌了。根瘤菌平常生活在土壤中,以动植物残体为养料,自由自在地过着“腐生生活”。

当土壤中有相应的豆科植物生长时,根瘤菌便迅速向它的根部靠拢,并从根毛弯曲处进入根部。豆科植物的根部细胞在根瘤菌的刺激下加速分裂、膨大,形成了大大小小的“瘤子”,为根瘤菌提供了理想的活动场所,同时还供应丰富的养料,让根瘤菌生长繁殖。根瘤菌又会卖力地从空气中吸收氮气,为豆科植物制作“氮餐”,使它们枝繁叶茂,欣欣向荣。

这样,根瘤菌就与豆科植物结成了共生关系,因此人们也把根瘤菌叫共生固氮菌。根瘤菌生产的氮肥不仅可以满足豆科植物的需要,而且还能分出一些来帮助“远亲近邻”,储存一部分留给“晚辈”,所以我国历来有“种豆肥田”的说法。

还有一些固氮菌,比如圆褐固氮菌,它们不住在植物体内,能自己从空气中吸收氮气,繁殖后代,死后将遗体“捐赠”给植物,使植物得到大量氮肥。这类固氮菌叫自生固氮菌。

氮气是空气中的主要成分,占空气总量的4/5。然而由于氮气分子被三条“绳索”——化学键所束缚,因此大部分植物只能“望氮兴叹”。固氮菌的本领在于它有一把“神刀”——固氮酶,可以轻易地切断束缚氮分子的化学键,把氮分子变为能被植物消化、吸收的氮原子。

现在人类生产氮肥使用的化学方法,不仅需要高温、高压等非常苛刻的条件,而且还浪费大量原料,氮分子的有效利用率很低。固氮菌每年可从空气中吸收约1.5亿吨氮,是全世界生产氮肥总量的几倍。

所以,科学家正在认真研究固氮酶的构成。我国科学家在20世纪70年代,仿制出了与固氮酶功能相似、能够固氮的分子。相信在不远的将来,人类一定能学会并利用固氮菌“巧施氮肥”的本领。

采油向导烃氧化菌

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,但对烃氧化菌来说已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采油向导。

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。

吃蜡冠军石油酵母

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室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。