當代科技離不開稀土元素（REE），但稀土的開採和提煉則帶來嚴重的污染，這讓許多國家積極尋找新的技術。美國康乃爾大學不久前發現了愛吃稀土元素的細菌和特定基因，有望用於稀土分離工藝。

康乃爾大學的一個研究小組發現，希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）不僅喜歡金屬，還擁有強大的生物吸附能力，能將稀土元素中的特定金屬進行分離。這種生物特種有望取代有毒的化學藥劑提煉法。該研究成果於今年9月底發表在《科學》雜誌上。

研究人員發現，希瓦氏細菌在酸性的環境下，會吃元素周期表中第六行的鑭（La）系元素，且更偏好稀土金屬銪（Eu）。隨後，他們對於這種細菌的基因進行一系列的辨別測試，共篩選出3,373個基因，從中確定了18個控制Eu基因本體和13個基因操縱子，它們是影響生物吸附的關鍵。

另外，研究人員還發現，希瓦氏菌體內的SO_4685基因對生物吸附稀土金屬影響最大，若將該基因迫害掉，可增加希瓦氏菌79%的生物吸附能力。另外，nusA 是一種轉錄終止/抗終止蛋白，如果它被破壞，則會導致生物減少高達 35%的吸附能力。

研究人員精選出4種經過改造的希瓦氏菌，放入含有金屬鑭（La）、銪（Eu）和鐿（Yb）混合溶液中進行實驗和觀察，發現有19%至28%的La、37%至40%的Eu和35%至44%的Yb會被細菌吸附。不過，真正野生的希瓦氏菌在任何一種溶液和環境條件下，都要比改造過的希瓦氏菌至少高出13%的生物吸附能力。

研究人員還使用改變細菌生物吸附變化的基因ΔmshJ、ΔhptA和ΔSO_4685，進行了基因插拔實驗。結果顯示，當細菌的ΔmshJ被拔除時，會降低其11%至17%的生物吸附能力；ΔhptA被拔除時，會增強細菌16%至39%的生物吸附能力；ΔSO_4685被拔除時，則會增強15%至40%的生物吸附能力。

研究發現，細菌中不同的基因或細菌在不同的環境條件對於稀土金屬的吸附能力也有所差異。不過這些問題，都可以透過改變環境，或使用細菌體內部份基因片段，讓它們變成只吸附人們需要的那些金屬。

這種細菌吸附稀土金屬的基因發現和研究，有助於了解生物吸附機制，同時幫助科學家設計出更多對單個稀土元素進行生物吸附的細菌或細胞，以便能更好的將稀土中混合的金屬元素進行有效分離。

康乃爾大學生物和環境工程助理教授、資深作者巴斯託（Buz Barstow）對該校的新聞室說：「目前稀土元素提純方法，嚴重依賴有機溶劑和刺激性化學品，這些方法成本高昂，而且對環境造成破壞。我們找到一種更好的方案，就是利用微生物對金屬的選擇性，對稀土元素進行吸附和純化，且過程無需使用有害化學物質。」

另外一位實驗人員肖恩·梅丁（Sean Medin）博士生也表示，在許多國家嚴格的法規要求下，使得建立分離稀土金屬的工廠成本變得高昂。因此，許多的稀土純化工廠都設在一些法規不嚴的國家，現在透過細菌完成稀土分離的技術和研究，就可能改變這種情況。

這項研究的資金由康奈爾·阿特金森、巴勒斯·威康（Burroughs Wellcome）基金和美國能源部旗下的高級能源研究計劃局（ARPA-E）共同提供。@

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