氨基酸导电
一吨获利三十万,一次团灭上百斤,看似暴利的农村电蚯蚓,背后隐藏着怎样的危机?
在南方的一些农村里,经常能够看到一些人,背着某种设备,不分昼夜的游走在田间地头,当他们找准一块儿地的时候,就会把身后的设备拿下来,将两根铁棍形状的东西,插进地底,不一会儿,就会见到有蚯蚓从地底爬出来,而这些人见到蚯蚓之后,立刻就会变得非常兴奋,急忙将蚯蚓收集起来,好像生怕他们跑了一样。可是并不是每一个人都能够收获满满,他们所使用的这种设备名叫地龙仪,在某电商平台上随处可见,殊不知这种设备存在着巨大的安全隐患,如果操作不当的话,很容易发生安全事故,2017年,海口琼山区有一位村民,购买了一台地龙仪准备大干一场,可悲催的是,就在他准备工作完毕,还没等他将地龙仪的导体插进地下的时候,就突然遭到电击,随即全身都开始抽搐起来,仅仅几秒钟之后就陷入了昏迷状态,最后不治身亡。2021年,《江苏经济报》上刊登了一篇由于使用地龙仪,而引发的一起触电身亡事故。江苏省徐州市沛县的朱某,用自己辛苦攒下的六百元私房钱购买了一台地龙仪,本想先在自家门前的空地上试试效果,可谁知在调试阶段,由于操作失误,不慎被逆变输出端的钢针输出的高压电击中,一命呜呼,出师未捷身先死啊。事后家人以产品不符合安全规范为由,将生产厂商告上法庭,并索赔七十九万元人民币,最后在沛县法院的调解下,生产厂商承担该事故一半的责任,赔偿其家属五十七万元人民币。本以为血淋淋的教训,足以将地龙仪打入冷宫,可再看某电商平台,地龙仪的销量依然居高不下,电蚯蚓的人依然络绎不绝,这些村民为何热衷于电蚯蚓呢?
因为蚯蚓含有多种人体所需的维生素以及氨基酸,具有非常巨大的药用价值,具有清热定惊,通络平喘等功效,所以在很早以前就有人通过捕获蚯蚓来获利,近年来,医学家发现蚯蚓对治疗心脑血管疾病也有不错的效果。所以近几年市场对于蚯蚓的需求越来越大,所以人们发明了电蚯蚓机,也就是地龙仪,只需要二十秒就能将地下的蚯蚓电出来,而地龙仪的工作原理十分简单,在工作时会产生高电压,地底由于土壤潮湿会将高压电流传导出去,蚯蚓就会因为触电而抑制呼吸,被迫爬到地面上,在南方有很多地方,人们闲暇之余去捕捉蚯蚓,甚至有人干脆专职去捕捉蚯蚓,多的时候一次就能捕捉到上百斤的蚯蚓,然后再到市场上去卖。久而久之,从地龙仪的销售到蚯蚓的收购,就形成了一条完整的产业链。那些被卖到市场上的蚯蚓,主要有三种用途,一个是作为药材,中医比较喜欢蚯蚓干,西医则会把蚯蚓体内的物质,提炼成胶囊或者片剂。其次就是食用,别看蚯蚓的外表不怎么样,但是其体内含有非常丰富的营养,在广东地区就有食用蚯蚓的习惯,一般都是拿去煲汤或者煮粥。还有就是被拿去当动物的饲料,或者被渔具店收购当钓鱼的诱饵。蚯蚓的价格也随着需求量的上涨而水涨船高,以前五到八块钱一斤,现在已经涨到几十块钱一斤,如果是蚯蚓干的话价格还会更高。基本上一个人每天都能捕捉到几十上百斤的蚯蚓,如此暴利下,自然让人趋之若鹜,只不过在这巨大的利益之下,却隐藏着同样巨大的危机。
当地龙仪的导电针插进土壤中,遭遇厄运的不只是蚯蚓,还有蚯蚓赖以生存的土地,以及背后的生态系统。曾经有一个村庄经过常年捕捉,致使蚯蚓大量流失,最终导致土地严重硬化,附近的植被都跟着遭殃变得病怏怏的。进化论的奠基者达尔文,曾用四十年的时间去研究了蚯蚓,并对其做出了高度评价,蚯蚓是世界上最有价值的动物,有蚯蚓的地方才有沃土。1981年,达尔文在他人生中最后一本著作,《腐殖土产生与蚯蚓的作用》中提到,人类在面对一块土地时,也不是想改造就能改造的,但是蚯蚓就具有这种神力。达尔文还做过一种推断,如果一英亩地中含有五万条蚯蚓,那么他们每年可以排出七到十八吨左右的粪便,把这些粪便平铺到土地上,十年的时间就可以达到三厘米左右,这些粪便就可以逐渐优化土壤,用农民的话就是这片土壤变得有肥力。在漫长的进化史中,地球土壤的形成跟蚯蚓有着密不可分的关系,通过取食、消化、排泄、分泌粘液跟挖掘洞穴等行为,对土壤的物质循环跟能量传递起着至关重要的作用,可以说,地球能够形成一个良好的生态环境,蚯蚓居功至伟。在众多环节中,蚯蚓扮演者分解者的作用,比如大量的农林废弃物跟动物粪便遗留在土地上,如果不能及时分解,就会堆积成患,从而污染环境,而蚯蚓能够加快这些有机物的分解速度,保证生态环境能够正常运转。所以过度的捕捉蚯蚓,背后破坏的是整片土地的生态平衡。万幸的是,并不是每个人都不知道蚯蚓的重要性,2021年,中国生物多样性保护与绿色发展基金会,对广东省中山市的三家电蚯蚓机生产企业提起环境公益诉讼。最终法院一审判决这三家企业除赔礼道歉以外,另外赔偿两百万元的生态损失费以及相关诉讼费用,虽然现在,电蚯蚓还没有明确列入相关法律法规,但是我相信,随着人们环保意识的不断加强,这一行为终将被杜绝。
#“电蚯蚓”#
利用细菌发电具有哪些优点概括
对于无口无肺的细菌来说,呼吸比人类更复杂。我们吸入氧气,呼出二氧化碳;地杆菌(Geobacter)是一种普遍存在于地下水中的细菌,它吞下有机废物并“呼出”电子,在这个过程中产生微小的电流。
这些废弃的电子总是需要去某个地方(通常是进入一种丰富的地下矿物,比如氧化铁),地杆菌会用独特的方法来确保它们到达那里。
地杆菌用一个巨大的通气管呼吸,它的大小是地杆菌的几百倍。
这种“通气管”被称为纳米线。尽管这些微小的导电细丝比人类头发的宽度小10万倍,但它们中能够穿梭电子,其长度是单个地杆菌个体长度的数百至数千倍。地杆菌是地球上最令人印象深刻的呼吸系统之一。在你的鼻子上接一个300米长的管子,让你呼吸,你的肺活量应该做不到这一点。
数十亿的细菌在海底下无时无刻不在制造着电子,电流在传导中嗡嗡作响。在8月17日发表在《自然-化学生物学》杂志上的一项新研究中,马尔万卡尔和他的同事们已经找到了如何将这些能量组合成一个强大的微生物电网的方法。
利用先进的显微镜技术,研究人员发现了一种“隐秘分子”,它使得地杆菌可以呼吸到超远的距离,而普通细菌是做不到的。研究小组还发现,通过用电场刺激地杆菌菌落,这些微生物传导电流的效率是自然环境中的1000倍。
研究人员说,了解地杆菌这些先天的电适应能力是将地杆菌菌落转化为可呼吸活电池的关键一步。
最令人震惊的微生物
在地下深处潮湿、缺氧的土壤中,地杆菌可以在恶劣的环境中生存,其他微生物很少能做到。纳米线可以让它们在没有氧气的情况下呼吸,这对于保持地杆菌在地下的生存至关重要,在实验室中生长的地杆菌菌落并不总是在丰富的矿物质附近生活。
在之前的研究中,马尔万卡尔和他的同事发现,当实验室培养的硫化土杆菌微生物暴露于一个小电极或一个导电的圆盘时,它们显示出一个聪明的生存技巧。在电场的刺激下,这些微生物聚集成致密的生物膜,成堆成堆的微生物相互连接,通过一个单一的共享网络移动电子。
马尔万卡尔说:“它们像高层公寓一样,高达数百层。”它们可以共享同一个电网,不断地倾倒电子。”
“高层建筑100层”上的微生物如何能够一路射出电子,一直射到堆的底部,然后通过一根纳米线发射出去。这是马尔万卡尔和他的同事们需要重点研究的。
为了发现纳米线的秘密,研究者使用了两种尖端显微镜技术分析了实验室培养的地杆菌。第一种被称为高分辨率原子力显微镜(high-resolution atomic force microscopy),通过用一个非常灵敏的机械探针接触纳米线的表面,收集了有关纳米线结构的详细信息。
通过第二种被称为红外纳米光谱的技术,研究人员根据纳米线对射入红外光的散射方式来识别纳米线中的特定分子。通过这两种方法,研究人员在地杆菌纳米线的蛋白质中发现了每种氨基酸的“独特指纹”。
研究小组发现,当受到电场的刺激时,地杆菌会产生一种以前不曾发现的,由OmcZ蛋白质制成的纳米线。它制造出的纳米线导电效率是地杆菌在土壤中制造的典型纳米线的1000倍,使微生物能够将电子传送到前所未有的超远距离。
马尔万卡尔说:“众所周知,细菌可以发电,但没有人知道其分子结构。”最后,我们找到了那个分子。”
会呼吸的活电池
十多年来,研究人员一直想利用地杆菌菌落为小型电子设备供电。这些所谓的微生物燃料电池的一大好处就是它们的寿命。细菌几乎可以无限期地自我修复和繁殖,产生一个小而恒定的电荷;在美国海军2008年进行的一项实验中,研究人员使用地杆菌燃料电池为华盛顿特区波托马克河的一个小型气象浮标供电9个多月,没有任何减弱迹象。然而,这些燃料电池提供的电量非常小(海军浮标的功率约为36毫瓦,或千分之一瓦),严重限制了它们能提供电力的电子产品类型。
通过这项新的研究,科学家们现在知道了如何操纵微生物纳米线,使它们更坚固、更导电。马尔万卡尔说,这些信息可以使生物电子产品的生产既便宜又容易,有望迎来新一代环保、细菌驱动的电池。
细菌能呼出电流的奥秘是什么?我们如何加以利用?,利用细菌发电具有哪些优点概括