泥土的「身世」 或和細菌「食譜」有關
我們腳下的土地面積龐大，似乎一直不變。但泥土究竟是怎麼誕生的，卻一直是個謎。科學家試圖用地質學和氣象學知識在時間的維度上，解釋這個神秘的問題，並推斷岩石通過風化反應形成泥土。但對於人類來說，這個過程很難觀測。
長期以來，人們都相信，有生物參與了這個過程，科學家們也從理論上證實了這個可能性。然而，從沒有人真正在常見的硅鐵大陸岩石中，觀察到生命的存在。畢竟，相對於科學家的職業生涯來說，岩石的風化反應實在是太漫長了。
找到易風化的岩石及土壤細菌
儘管如此，美國威斯康辛大學麥迪遜分校、布里斯托爾大學和賓夕法尼亞州立大學的科學家們決定開展一項為期2年半的實驗，研究微生物在這類岩石上的生存能力。為了實現這一點，他們必須想出加快岩石風化這個過程的方法。
一種方式就是要找到風化速度快的岩石。而他們也確實找到了，就是位於里奧伊卡科斯（Rio Icacos）流域下的石英閃長岩基岩，這種岩石風化異常快。研究人員意識到，這或許是一個比較理想的研究樣本，能讓他們在計劃的時間內完成實驗。科學家們從一個路塹上採集了純凈的基岩樣本，也就是土壤以及其下方的岩石。這些土壤和岩石區域之間還存在一個過渡區域。在這裡，斷裂的基岩與新生土交替存在。這個區域有個奇怪的名稱叫「rindlet」地帶。
他們發現，在最深層的土壤中，ATP（由細胞代謝產生的三磷酸腺苷）的丰度僅次於土壤表層。這也意味著，在土壤底層一定存在著一些生命活動，但究竟是什麼呢？
如果其中確實存在生物風化反應，那這一過程中會涉及電子轉移嗎？電子是一種帶負電荷的粒子，能圍繞原子核運動。原子中的電子數會經常發生變化。原子含有較多的電子會處於還原態，含有較少的電子則處於氧化態。
所有生物都需要獲取電子以維持生命活動，它們通常會從糖和其他還原態的有機化合物（也就是食物）中獲得電子，然後在細胞呼吸中利用這些電子產生能量。有些微生物還可以利用簡單的無機化合物或原子，作為電子來源。而利用石頭作為電子來源的生物被稱為化能自養菌，它們能以吃岩石為生。
富含還原態鐵的礦物如黃鐵礦、黑雲母和角閃石，是細菌的潛在食物。由於電子被剝奪，這些礦物可以產生化學分解過程即風化，並伴隨著外形的改變。這種變化能在顯微鏡下觀察到。因此，科學家們把更易風化的岩石和含有微生物的土壤帶回實驗室，並研磨岩石，增加其表面積。隨後，他們把這些岩石和微生物混合在一起。
「吃」石頭的或是化能自養菌
在30個月後，他們把樣本放在顯微鏡下。這些岩石在與微生物一起培養後顯得參差不齊、坑坑窪窪，就好像被酸腐蝕了一樣。相比之下，對照組的岩石（沒有微生物）保留著鋒利、光滑的邊緣。
他們在含有微生物的岩石混合物中，檢測到豐富的ATP，這表明它們正在享受「食物」——也就是這些岩石。而另一個謎團是：誰在吃岩石？當他們檢查樣本中微生物的DNA時，發現這些微生物幾乎都是細菌，卻沒有真菌。研究人員認為，要麼是這一區域的「食物」數量不足以支持真菌生存，要麼是他們實驗中的培養條件，無法支持樣本中最初存在的真菌繼續存活。
此外，他們還發現這些化能自養菌確實有一種特殊的能力：從外界的鐵原子中獲取電子。這些細菌通過一種叫做胞外電子轉移的方式來攝取電子。這種方式還有另一個好處，這些微生物能避免氧化的鐵原子在體內富集，進而避免了一種潛在的致命威脅。因此，細菌或許真能啟動並加速岩石風化成為泥土的過程。
