细菌也能“口吐珍珠”

朝阳

珍珠，水中的宝石

古时候，人们没有掌握更多的科学的知识，无法去解释许多东西的产生原理，于是人们会想象一些美丽传奇的神话故事来作为解释，关于珍珠也有这样的故事。

相传很久以前，在中国的南海里生活着美丽的鲛女，这些鲛女原来是月神嫦娥的侍仆，因为做错事被罚到海里，每逢月圆之夜，她们常常站在峭石上，遥望月亮，伤心落泪，落下的泪水便化成了珍珠。唐朝诗人李商隐的千古名句“沧海月明珠有泪，蓝田日暖玉生烟”就描述了这泪珠化成的珍珠。

现在我们知道了，这个美好的故事并不真实，珍珠确实来源于大海和江河，但是却不是鲛女的眼泪，而是珍珠蚌的分泌物。蚌张开贝壳进食的时候，会有异物进入它的体内，蚌没办法排出异物，便分泌碳酸钙包裹异物，这样日积月累，几年之后就会形成我们见到的一颗颗的珍珠，珍珠的主要成分就是碳酸钙和一些氨基酸，我们也称为珍珠质。

珍珠具有五彩瑰丽的颜色和内敛柔和的光华，被发现以来就深受人们的喜爱。古时候不论在东方还是西方，都是贵族才能拥有的宝物，现在也被法国、菲律宾和印度视为国宝。除了作为珠宝，珍珠还有药用和美容功效，《本草纲目》中说珍珠可“清热利湿、化痰消积、明目去翳”，现代研究还表明珍珠在提高人体免疫力、延缓衰老、祛斑美白等方面都具有独特的作用。

小细菌，用处大

在4000年前的夏朝，中国的渔民已经开始在海洋和江河中采集珍珠，而到了宋代，我们就发现了人工养殖珍珠的方法，宋代《文昌杂录》中有这样的记载：“取稍大蚌蛤，以清水浸之。饲其开口，急以珠投之。频换清水，经两秋即成真珠矣。”明代的时候，还有人将铅制的佛像投入蚌中，养成佛像珍珠。现在养殖珍珠及其加工已经成了江浙地区的一大产业。

但是你知道吗，不止是珍珠蚌可以产珍珠，细菌也可以做到！

其实细菌不是都是有害的，还有很多有益菌。如有些细菌可用在生产中，其生产效率将远远超过人类的化工工厂，还节能环保。比如用基因工程技术改造过的大肠杆菌，可以以糖类为原料，产生一种叫丁二醇的化学原料，它是工程塑料和氨纶的重要原料。工程塑料广泛应用于电子电器、汽车零件等领域，氨纶则是制成衣物的一种重要材料。

另外，动物尿液中发现的一种叫“T-103”的细菌可以把“吃进去”的报纸转化为汽车燃料，也就是说提供纤维素给这种细菌，我们就可以获得大量的燃料。还有能产电能的细菌、能产药物的细菌等等，有這些细菌“榜样”在前，让细菌来产珍珠好像也不是天方夜谭。

细菌如何产珍珠

我们已经知道，珍珠的主要成分就是碳酸钙和少量的氨基酸组成的珍珠质，那是不是将这些成分“堆叠”在一起就可以产生珍珠质了呢？这个想法被美国的一位教授在实验室里实现了。

他们首先取一张涂布有地衣芽孢杆菌的玻璃或塑料薄片，放入装有尿素（在人体内，尿素是排尿时肾脏排泄的废物）的钙离子溶液中，溶液中还有巴斯德氏菌，这种细菌的作用是分解尿素，使分解后的尿素离子和钙离子结合产生碳酸钙结晶。而薄片上的地衣芽孢杆菌就会产生负电荷，吸引碳酸钙结晶在它的周围不断层叠堆积。剩下需要做的只是将这个溶液放在培养箱中，一天的时间就可以形成一层大约5微米厚的珍珠质层。

不要小看了这5微米，要知道这个效率比起人工养蚌产珠高了不止一点点。我们养蚌到可以产珠需要两至三年，珍珠蚌每天分泌的珍珠质层仅有1～1.5微米厚，这样一比，细菌产珠是不是比养蚌产珠更快也更节约成本呢？不过科学家让细菌产珍珠质可不仅仅是让它来生产珍珠，这种碳酸钙组成的珍珠质层还有更大的用处。

珍珠质的大用处

细菌产的人造珍珠质层比大多数塑料更加坚硬，而且它还具有很强的韧性和延展性，这意味着它可以被塑造成更多形状，用在广泛的领域，例如医学、食品工业、土木工程，它甚至可以作为在月球上建造建筑的原材料。

珍珠质的主要成分是碳酸钙，人的骨头也主要由钙质组成，这意味着珍珠质制成的人工骨骼或者支架将更容易被人体接受，免疫排斥反应大大减少，植入的支架也不再需要第二次手术取出来。在食品工业中，这种材料可以被制成食物包装，它不像工业塑料一样含有多种有害成分，所以更加安全无害。珍珠质容易被酸碱类物质降解，比起塑料来说对环境也更友好。珍珠质涂层还可以防止风化，适于文物保护工作。而且，虽然这种材料比大多数塑料更坚硬，但它非常轻，这种质量对于飞机、船只或火箭等运输工具尤其有价值，这让运输工具更节能。

细菌珍珠质层还可能是在月球和其他行星上建造房屋的理想材料，因为月球尘埃中本身就含有大量的钙，我们唯一必须提供的“成分”仅仅是尿素和一小管细菌。我们已经能用低成本的方法合成大量尿素，农业中常用的氮肥主要就是尿素。宇航员带上尿素和我们的“工人”——细菌，马上就可以开始生产我们的第一层砖瓦。不过在这之前，我们还要解决的工作是，如何让我们的“工人”更高效？除了提供更多的“工人”以外，通过基因工程技术改造“工人”，使细菌产生更高的新陈代谢的活性，提高“工作效率”，这也是科学家们努力的一个方向。