在微生物世界里，能源的獲取與利用猶如一場精妙絕倫的生命魔法。我們熟知微生物能夠利用各種有機物、無機物來維持生命活動，但當我們將目光聚焦于單質(zhì)碳——這種看似純粹簡單的碳形態(tài)時，不禁心生疑問：理論上，微生物直接利用單質(zhì)碳作能源，究竟是一場輕松可行的能量盛宴，還是充滿艱難險阻的未知挑戰(zhàn)呢？

01，直接利用單質(zhì)碳作能源可行嗎？

由于畢業(yè)多年，我的化學(xué)全部還給了老師了，其實當年四大化學(xué)也差點掛科。

我認為，直接利用碳的難度很大，我認為最主要原因是碳太穩(wěn)定了！碳成為目前生物的基本骨架，一個重要原因就是碳本身極其穩(wěn)定。

我們從百度百科了解下，要想讓碳和其他元素結(jié)合，需要的條件：

結(jié)合氧 　　
C+O2==點燃==CO2（化合反應(yīng)） 　　
2C+O2==點燃==2CO（化合反應(yīng)）
作為還原劑：
　　碳還原氧化銅：
　　C+2CuO==高溫==2Cu+CO2↑（置換反應(yīng)）
　　碳還原氧化鐵：
　　3C+2Fe2O3==高溫==4Fe+3CO2↑(置換反應(yīng))
　　 碳還原二氧化碳：
　　C+CO2==高溫==2CO（化合反應(yīng)）
與強氧化性酸反應(yīng)：
C+2H2SO4(濃）==加熱==CO2↑+2SO2↑+2H2O
C+4HNO3（濃）==加熱==CO2↑4NO2↑+2H2O

從上述內(nèi)容我們可以清晰的發(fā)現(xiàn)，碳的反應(yīng)，其實相當難，要不是點燃，要不是高溫。即使面對強氧化性酸，仍然需要加熱，要知道在這種酸情況下，很多生物直接會被碳化。

碳在“常溫”下具有穩(wěn)定性，不易反應(yīng)，故古代名畫現(xiàn)代能保存，書寫檔案要用碳素墨水。

02，碳為什么這么穩(wěn)定？

至于碳為什么這么穩(wěn)定，我想這可能涉及到化學(xué)問題，估計是軌道問題。這個我忘了，所以我就不說了，歡迎化學(xué)高手指點。

所以，我認為，在上述極端條件下，生物能否有這么多的能量把碳激活，或者能否承受這么劇烈的條件，對此我表示懷疑。

自然界中，生物利用碳的過程，最典型的是光合作用，其實已經(jīng)是二次利用了。而這個過程的條件涉及到了光能激發(fā)、電子跳躍和酶的參與。最近跟人討論過光合作用，知道其能量的要求。

當然，由于我孤陋寡聞，所以，我不太清楚自然界是否存在可以直接利用碳的生物。

但是，我懷疑，在極端條件下，一些生物或許可以，比如火山口附近或者深海地熱泉那里，一些古菌也許可以完成這些內(nèi)容。

03，再來個碳循環(huán)圖

附上碳循環(huán)圖，請留意碳單質(zhì)本身的循環(huán)。

綜上所述，微生物直接利用單質(zhì)碳作為能源，似乎并非一件輕而易舉之事。