章節9
“環保”守護神
在城市的舊房區，我們經常看到拆舊房的工人。在大自然的國度裏，細菌也是“拆舊房的工人”，不過它們拆的不是舊房，而是動植物的屍體。它們將多細胞的動植物分解成單細胞，進一步分解成小分子還給大自然。
在那些死去的生物細胞裏還殘留著蛋白質、糖類、脂肪、水、無機鹽和維生素六種成分。在這六種成分中，水和維生素最容易消失，也最易吸收；其次就是無機鹽，很易穿透細菌的細胞膜；然而對於結構複雜而堅實的生命三要素蛋白質、糖類和脂肪等，細菌就要費點心思了。先要將它們一點一點軟化，一絲一絲地分解，變成簡單的小分子，然後才能重新被利用。
蛋白質的名目繁多，性質也各異，經過細菌的化解後，最後都變成了氨、一氧化氮、硝酸鹽、硫化氫乃至二氧化碳及水。這個過程叫化腐作用，把沒有生命的蛋白質化解掉，這時往往會釋放出一股難聞的氣味。
糖類的品種也多，結構也各不同，有纖維素、澱粉、乳糖、葡萄糖等。細菌也按部就班地將它們分解成為乳酸、醋酸、二氧化碳及水等。
對於脂肪，細菌就把它分解成甘油和脂肪酸等初級分子。
蛋白質、糖類和脂肪這些複雜的有機物都含有大量的碳鏈。細菌的作用就是打散這些碳鏈，使各元素從碳鏈中解脫出來，重新組合成小分子無機物。這種分解工作，使地球上一切腐敗的東西，都現出原形，歸還於土壤，使自然界的物質循環得以進行。
現代高科技的快速發展，的確給人類生活帶來了巨大的便利，然而，也產生了一係列新的問題。
水汙染便是其中之一。
在前蘇聯，伏爾加河汙染使著名的鱘魚快要絕跡。1965年在斯維爾德洛夫市曾有人偶然把煙頭丟進伊謝特河而引起了一場熊熊大火。前蘇聯每年有100多萬噸石油產品和20萬噸瀝青及硫酸排放入裏海，使豐產的梭子魚幾乎絕跡。
在美國，被稱為“河流之父”的密西西比河，汙染使許多魚鳥絕跡，港灣荒蕪。盛產水生生物的安大略湖也被汙染得享有“毒湖”之稱。海洋的汙染使美國8％的海域中的魚貝類不能再食用。
在日本，港灣的汙染使特產的櫻蝦、鱸魚已經斷子絕孫。九州鹿兒島的貓因為吃了富含汞的魚類，貝類而像發瘋一樣驚慌不安，跳入大海，有“狂貓跳海”的奇聞。
在中國，由於受工業廢水、生活汙水、糞便、農藥化肥等汙染，國內的523條重要河流中，現已有436條受到嚴重汙染，湖泊和水庫的80％左右也被列為汙染之列。
……
濁浪滔滔，江河湖泊在呻吟，人們費了不少腦筋和精力，投入了大量的人力、物力、財力來解除水汙染。目前，廢水處理有物理方法、化學方法和生物方法，而用微生物處理廢水的生物方法以效率高、成本低受到了廣泛使用。能除掉毒物的微生物主要是細菌、黴菌、酵母菌和一些原生動物。它們能把水中的有機物變成簡單的無機物，通過生長繁殖活動使汙水淨化。有種芽孢杆菌能把酚類物質轉變成醋酸吸收利用，除酚率可以達到99％；一種耐汞菌通過人工培養可將廢水中的汞吸收到菌體中，改變條件後，菌體又將汞釋放到空氣中，用活性炭就可以回收。有的微生物能把穩定有毒的DDT轉變成溶解於水的物質而解除毒性。每年在運輸中有150萬噸的原油流入世界水域使海洋汙染，清除這些油類，真菌比細菌能力更強。在去毒淨化中，不同的微生物各有“高招”！枯草杆菌、馬鈴薯杆菌能清除已內酷胺；溶膠假單孢杆菌可以氧化劇毒的氰化物；紅色酵母菌和蛇皮癬菌對聚氯聯苯有分解能力。
用微生物處理廢水常用生物膜法。所有的汙水處理裝置都有固定的濾料介質如碎石、煤渣及塑料等，在濾料介質的表麵覆蓋著一層由各類微生物組成的粘狀物稱為生物膜。生物膜主要是由細菌菌膠團和大量真菌菌絲組成，在表麵還棲息著很多原生動物。當汙水通過濾料表麵時，生物膜大量地吸附水中各種有機物，同時膜上的微生物群利用溶解氧將有機物分解，產生可溶性無機物隨水流走，產生的二氧化碳和氫氣等釋放到大氣中，使汙水得到淨化。
還有一種活性汙泥法。所謂活性汙泥是由能形成菌膠團的細菌和原生動物為主組成的微生物類群，及它們所吸附的有機的和無機懸浮物凝聚而成的棕色的絮狀泥粒，它對有機物具有很強的吸附力和氧化分解能力。
利用微生物淨化汙水雖然取得了可喜的成就，但在提高工作效益方麵還有不少工作要做，因此還不能廣泛應用於消除汙染。細菌肥料和農藥
我們知道，植物生長需要氮元素。然而，占大氣78％的氮卻以分子態存在（N2），大多數植物和動物都不能直接利用。工業合成氮肥，要耗費大量的能源，且嚴重汙染環境。能否讓植物直接利用大氣中廣泛存在的氮源呢？
神奇的微生物可以回答這個問題。
當我們把豆類植物連根拔起時，除了看到像胡子一樣的根毛之外，根毛上還長有許許多多的小圓疙瘩。這些球狀結構是由於一種微生物侵入植物根部後形成的“腫瘤”。植物身上的這種“腫瘤”不但不會使植物生病，反而成了專門供給植物營養的小“氮肥廠”。
在顯微鏡下可以看到，根瘤中住著一種叫根瘤菌的細菌。它們侵入植物根部後，分泌出一些物質，刺激根毛的薄壁細胞，使增殖形成“腫瘤”。根瘤菌依賴植物提供營養來生活，同時把空氣中遊離的氮氣固定下來供給植物利用。一個小小的根瘤就像一個微型化肥廠，源源不斷地把氮氣變成氨提供給植物吸收。
生物固氮由兩類微生物來實現。一類是能獨立生存的非共生微生物，主要有三種：好氣性細菌、嫌氣性細菌和藍藻；另一類是與其他植物共生的共生微生物，如與豆科植物共生的根瘤菌、與非豆科植物共生的放線菌以及與水生蕨類紅萍共生的藍藻等，其中以根瘤菌最為重要。
既然豆科植物能直接利用大自然中的氮源，那麼，能否讓其他植物也具有同樣的功能呢？人類自然會想到這個問題。
首先，我們得弄清楚是什麼決定固氮作用呢？科學家告訴我們，原來固氮體內含有固氮基因。固氮基因傳遞著遺傳信息，使世世代代固氮微生物具有固氮能力。包括農作物在內的一切高等植物，因為沒有固氮基因，當然也就沒有固氮能力。但如果把固氮基因轉移到作物細胞裏，培養成新品種，就能夠固定空氣中的氮氣。
10多年的研究，科學家們發現生物固氮體係遠比想象的複雜得多。而且隨著新發現不斷增多，複雜程度也逐漸增加。不過最近似乎開始從這種複雜體係中理出“頭緒”了，相信過不了多久，科學家們一定會找到可行的途徑。
其實，我國人民很早就知道利用微生物的固氮作用提高土壤肥效。遠在幾千年以前，就已經學會輪番種植瓜類和豆類以提高產量，而西方采用輪番種植技術，是18世紀30年代以後的事。把固氮的微生物進行人工培養獲得大量的活菌體，然後用它們拌種或播種，也是一種很好的細菌肥料。化學農藥的發明及應用，曾經給農業生產帶來質的飛躍，的確讓人們很是欣喜了一陣，然而大量應用化學農藥也同時帶來了嚴重的環境汙染。尋求其他方法殺滅害蟲已經成為人類迫在眉睫的研究課題。
損壞莊稼的害蟲和別的動物一樣容易受到微生物的侵襲而患病或死亡。已經發現昆蟲的病源微生物就有2000多種。這些活躍在大自然中的微生物成了害蟲的天敵，也成為人們和害蟲鬥爭的天然“同盟軍”。人們精心地培養這些微生物，把巨大數量的活菌體撒布到田間，讓它們去發揮威力。與化學農藥相比，它們對人和動物以及益蟲是沒有毒性的，而害蟲一旦感染了便像疫病一樣流行，很快就會使蟲口密度下降，迅速撲滅蟲災。另外還有一年防治，多年有效的好處。微生物中用來作為殺蟲劑的主要是細菌、病毒和真菌。細菌中，糞鏈球菌、產氣杆菌的許多種類對鱗翅目害蟲都有很強的殺傷能力。不過目前使用最多的還是芽孢杆菌。1915年德國人貝爾林茨在蘇雲金的一個麵粉廠發現了一種芽孢杆菌具有很強的殺蟲能力，於是把它定名為蘇雲金杆菌。這種杆菌在菌體的生長過程中形成抵抗力強的芽孢，還產生一種結晶體叫做伴孢晶體。伴孢晶體是一種蛋白質結晶，它對害蟲有強烈的毒性，當害蟲把它吃進體內以後，蟲體腸道組織便被破壞，而芽孢在蟲體內發育並大量繁殖，最終引發敗血症。同時蘇雲金杆菌有許多變種，如青蟲菌、殺螟杆菌、鬆毛杆菌等多達17種。不同的變種殺蟲力各有不同。青蟲菌對稻螟嶺、玉米螟、菜青蟲、鬆毛蟲等幾十種鱗翅目的害蟲都有強烈的毒性，殺蟲效率可達80％～100％。