美國(guó)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(xì)長(zhǎng)的納米級(jí)晶體的新型微生物。這種微生物和細(xì)長(zhǎng)微晶體的發(fā)現(xiàn)，為人們探索生物成礦作用的機(jī)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(xiàng)研究成果：來(lái)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(xì)長(zhǎng)晶體的結(jié)構(gòu)，而且對(duì)“制造”過(guò)程進(jìn)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(dú)特性主要表現(xiàn)在它的直徑/長(zhǎng)度比非常大：直徑僅有幾個(gè)納米而長(zhǎng)度達(dá)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(jiān)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(xì)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(zhǎng)度比的晶體結(jié)構(gòu)以往從未出現(xiàn)過(guò)。研究人員推測(cè)產(chǎn)生細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的原因在于微生物體內(nèi)長(zhǎng)鏈聚合物的影響。

為辨明形成這種晶體的具體化學(xué)過(guò)程，研究小組運(yùn)用了威斯康星-麥迪遜大學(xué)同步輻射研究中心的儲(chǔ)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(shí)是生成這種細(xì)長(zhǎng)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(dòng)物和微生物如何在分子水平上應(yīng)用模板卻一直是個(gè)謎，因?yàn)橥瑫r(shí)考察柔軟輕盈的聚合物模板和它異常堅(jiān)硬的礦物生成品非常困難。這次美國(guó)科學(xué)家開創(chuàng)性地聯(lián)合運(yùn)用X射線光譜和顯微鏡的方法，為解開這個(gè)自然之謎提供了新手段。研究人員認(rèn)為，這一進(jìn)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。