2001年10月2日清晨,受雇于American Media Inc.的图片编辑Robert Stevens由于高烧不退、神志不清被送进美国佛罗里达州一家医院。10月3日,Stevens被诊断为肺炎。10月4日,医院发表声明,认为Stevens接触了吸入性的炭疽细菌(anthrax)。10月5日,Stevens不幸去世,成为美国2001年炭疽攻击事件中的第一个去世的受害者。
在时任美国总统小布什的指示下,美国联邦调查局(FBI)立即对此事展开了代号名为“Amerithrax”的调查行动。为了溯源,他们首先对信上附着的炭疽细菌进行测序。2001年12月从Stevens身上提取的炭疽细菌的基因在美国基因组研究所被分析,其结果于2002年初在《Science》上发表。
2002年5月9日《New Scientists》上发表的一篇文章指出:“DNA分析的数据显示,攻击菌株很可能来自马里兰州德特里克堡美国陆军传染病医学研究所。”因此,FBI把疑犯锁定在了美国的炭疽专家中。
美国武装部队病理学研究所(AFIP)在寄给参议员Tomas A. Daschle的病原中发现了二氧化硅。
时任美国陆军传染病医学研究院的Peter Jahrling博士在看过AFIP的分析结果后,公开宣称:“这些炭疽病原是被‘武器化’了的。”Jahrling博士认为,凶手加入了纳米二氧化硅颗粒将细菌包裹起来,以提高其稳定性、增强其分散性,从而使其以气溶胶的形式稳定漂浮在空中,形成武器。
然而,桑迪亚国家实验室(Sandia National Laboratories)随后的TEM分析确定了:二氧化硅是细胞形成过程中由炭疽细菌自然形成的。面对证据,Jahrling博士撤回了之前的声明,于2008年9月16日告诉《洛杉矶时报》:“我认为我犯了一个诚实的错误。”
2008年中,FBI把怀疑集中到了在德特里克堡政府生物防御实验室中工作的资深微生物学家Bruce Edwards Ivins博士身上。Ivins博士在接到FBI即将对他发起指控的消息后,于7月27日服用大量对乙酰氨基酚自杀。2008年8月6日,联邦调查局宣布Ivins博士为此次袭击的唯一嫌疑犯。但是,FBI并没有足够的证据支持这一指控。
为了应对公众质疑,FBI决定将该案的证据交给一个独立的科研机构进行审查。然而,2011年2月,专家小组公布了委员会的审查结果,认为:“仅凭现有的科学证据,不能针对邮件炭疽孢子的来源得出明确结论。”
长期以来,硅的生物矿化被认为是许多真核生物的专属特性。炭疽细菌是一种原核生物,最初被认为是无法自发形成二氧化硅的。因此,最初在发现二氧化硅的时候,研究人员自然而然地认为:二氧化硅是人为添加的。
在此之后,更多的原核生物被发现可以生成二氧化硅。2010年,日本广岛大学研究人员证实:枯草芽孢杆菌在其芽孢(内生孢子,一种细菌的休眠体)外壁沉淀形成一层二氧化硅薄膜,可以提高芽孢抗酸腐蚀和紫外辐射的能力。2012年,美国石溪大学研究人员发现:聚球藻属的蓝细菌能从周围水体中摄取和富集大量的硅。
2017年,中国科学院地质与地球物理研究所生物地磁学研究团队从陕西西安未央湖采了一些沉积物。
这些样品被带回实验室,研究趋磁细菌生物矿化和磁学性质。趋磁细菌是一类起源于太古代并广泛分布于各种水体环境中的,能在细胞内合成纳米磁性晶体颗粒(也被称为磁小体,化学成分为Fe3O4或Fe3S4)的原核生物。
通过跨学科交叉研究,中国科学院地质与地球物理研究所生物地磁学研究团队在近期的研究发现,除了磁铁矿(Fe3O4)或胶黄铁矿(Fe3S4)的晶体颗粒,不同趋磁细菌类群可以在细胞内合成不同的有机颗粒物和生物矿物。一些特殊种类的趋磁细菌可以在细胞内同时合成其它类型的矿物,如磷酸铁、磷酸钙、碳酸钙,甚至一些富含Ca/Ba的未知矿物。
研究人员对一类独特的硝化螺旋菌门趋磁球菌WYHC-5进行了详细的分析。
这类趋磁球菌能在细胞内合成近百个弯曲的子弹头形的纳米磁小体。磁小体在细胞内被组装成数条松散的链束状结构。研究团队对WYHC-5细胞内颗粒物的结构和成分进行了系统研究。结果发现:除了约占细胞总质量的~0.51%的磁铁矿外,WYHC-5中还有很多汤圆一样的球状颗粒物。其中尺寸较大的颗粒为非晶质的二氧化硅颗粒,约占细胞总质量的~10.9%。
为了进一步确认二氧化硅生物矿化在趋磁细菌类群是否存在普遍性,研究团队进一步筛查了17种趋磁细菌,从西安未央湖、天津于桥水库和北京密云水库的样品中发现了另外三株趋磁球菌能在细胞内合成二氧化硅颗粒。