細菌可以是耐寒的小生物,其經常出現在以前被認為對生命來說過於惡劣的地方,如極地冰、有毒環境、冰川下的湖泊、極度幹熱寒冷的沙漠乃至太空。因此,在某種程度上,它們中的一些能在混凝土中茁壯成長也就不足為奇瞭--盡管混凝土是一個幹燥、咸、堿性和營養不良的環境。
然而人們對以混凝土為傢的物種知之甚少,也不知道它們可能對建築和結構有什麼影響。因此,這項新研究開始著手對它們展開調查。
據瞭解,該團隊制作瞭40個混凝土圓柱體,然後將它們分為兩組--一組是容易發生堿矽反應(ASR)的標準混合物,這容易使混凝土降解;另一組是用抗堿矽反應的粉煤灰制成的混合物。這些樣本隨後被放在屋頂上約兩年時間,研究人員會每隔六周采集一次DNA樣本。
研究人員發現,在去除實驗室污染物後,樣本中50%至60%的細菌搭乘瞭礫石和沙子等前驅物質的便車。還有一些可能是後來從環境中被送到那裡的,它們從裂縫中滲透進來。其中最常見的類型是變形菌門、厚壁菌門和放線菌門。
通常情況下,群落的多樣性會隨著時間的推移而減少,考慮到它們必須承受的環境這並不太令人驚訝。有趣的是,每年夏天,物種多樣性都會有一些輕微的反彈,物種組成也會有季節性的變化。不過這項研究仍提出瞭許多問題。
“它們在吃什麼?”這項研究的首席作者Julie Maresca說道,。“它們可能在吃其他微生物的屍體。如果沒有食物可吃,它們中的一些可以形成孢子或形成休眠細胞類型,在下雨前什麼也不做,然後盡可能多吃並再次休眠。”
雖然要更好地瞭解這個微小的世界還有很多工作要做,但這次研究帶來的潛在影響卻可能是巨大的。研究小組發現瞭幾種類型的細菌--包括Arcobacter、Modestobacter、Salinicoccus、Rheinheimera、Lawsonella和Bryobacter,這些細菌似乎都跟降解反應有關。假設能夠監測諸如建築物和橋梁等混凝土結構中的這些細菌,那麼有朝一日可能會被用作倒塌風險的早期預警系統。
從長遠來看,這些細菌甚至還可能在修復損害方面發揮積極作用。有些可以產生碳酸鈣來修補裂縫,但遺憾的是,它們目前似乎壽命不長。之前的研究曾嘗試將細菌包裹在微膠囊中,隻有當細菌濕瞭時才會釋放細菌,而這通常是損害最初開始的時候。
研究團隊表示,他們還需要進行更多的研究,接下來他們將分析從現實世界的混凝土結構中提取的樣本的DNA。