科學家研制出“活磚頭”

“生命” 似乎是物質世界的核心之一。人們用木材做橫梁、用玉米做乙醇、用棉花做紡織品。研究人員現在已經制造出一種生物混凝土，而且只要輸入正確的信息，一塊磚可以變成兩塊，兩塊變成四塊，四塊變成八塊。

雖然這種新材料短期內無法建造可自行組裝的房屋，但它可能很快就能制造出受損后可以自行修復的組件。這種“活” 混凝土甚至可以為前往火星的宇航員提供利用當地材料外加一些充滿危險的微生物建造房屋的方法。相關論文刊登于《物質》。

這種新型混凝土是工程生物材料這一新興領域的最新成果。在該領域中，生物（通常是細菌）被添加到無生命的材料中，使它們能夠感知、交流，甚至對環境做出反應。

近年來，研究人員已經培育出能夠感知壓力、殺死危險細菌和感光的工程生物材料。但這些材料通常是“生長” 在結構支撐上的薄膜。

在這個項目中，美國科羅拉多大學博爾德分校材料科學家Wil Srubar 和同事，想要把生命加入到一種大塊結構材料中。為了做到這一點，他們求助于聚球藻屬的一種能進行大量光合作用的藍藻細菌。他們將藍藻細菌與沙子和一種幫助保持水分和營養的水凝膠混合在一起。

這種混合物為細菌提供了支撐，當細菌成長時，它們會釋放碳酸鈣，就像一些海洋生物制造貝殼一樣。當干燥時，得到的材料和水泥基砂漿一樣堅固。“它看起來像‘弗蘭肯斯坦’式的材料。” Srubar 說，“這正是我們想要創造的一種有生命的東西。”

在合適的條件下——包括相對較高的濕度，這個活材料不僅存活了下來，而且還得以復制。在研究人員把原來的磚劈成兩半，并添加額外的沙子、水凝膠和營養物質后，藍藻細菌長成了兩塊全尺寸的磚，經過3 代后，他們有了8 塊磚。

美國海軍研究實驗室的微生物學家和材料專家Sarah Glaven說，利用自然過程制造建筑材料是“有趣的”，而且潛在的應用是“迷人的”。“試想一下，你能在沙子和明膠里種上細菌，在某個地方建一條臨時飛機跑道嗎?”

Srubar 希望工程生物材料也能幫助宇航員探索火星。盡管太空飛船不可能輕易攜帶所有的建筑材料，但宇航員可以攜帶細菌培養物，幫助他們將火星材料轉化成堅硬的結構。這可能比在沒有液態水和稀薄大氣的寒冷星球上嘗試種植樹木要容易得多。