现如今，通过微生物的作用，大量的发酵食品和饮料、抗生素、维生素以及化学制品等产品被生产出来，但与人类有关的最重要的微生物制品，其实来自几百万年前。
在解释上述主张以前，我打算先谈一些题外话。工业生产要消耗能量，这些能量来自人力、畜力、风力，以及靠石油等燃料或电力驱动的机械。工业越发达，机械越要发挥作用，相应地，燃料用得就越多。任何一种工业的发展历史都会印证这一点，相信读者们早已有目共睹，不必我多言。的确，按社会学的惯例，某个国家或地区工业发展水平的高低，要看其人均消耗能量（不包括人力和畜力）的多少。如今，工业文明的各个领域（从煮土豆到轧钢）无一不需要能量。发展中国家醉心于发展水电、输电设备等，原因就在于此。随着机械化程度的提高，食品生产这一社会基本工艺的耗能也越来越大。人力辅以畜力，便足以支撑小农经济；而由于人口的增长和社会组织的复杂化，人们不得不依赖于机器、肥料、农药，因此也就需要更多能量来开动机器及生产这些物品。
当今世界需要的主要能源不外乎两类。第一类是可再生的能源，消耗后可自行更新，如水电、太阳能、薪柴、潮汐能和风能。由于人们不再使用风车，在20世纪里，唯有水力发电受人青睐（尽管在第三世界的某些地区，用薪柴进行炊事还较普遍）。第二类是不可再生的燃料，即化石燃料，如煤、天然气和石油，它们积累于早期地质年代；另有一些放射性元素（铀-235和钚）可以提供核能。各类工业会直接取得或通过发电行业间接取得这些能源，并用其产生的能量把木材、煤焦油制品、金属矿物等天然物质转变成经济上有用的产品。
根据能量的供应情况，人们可以对世界经济状况做出有理有据的远景判断——只要你还记得1972年由石油输出国组织（OPEC）引起的世界经济的戏剧性变化，就知道这句话不是空穴来风。他们提高原油价格和调整生产能力的决定，使石油的价格急速上涨，而其连锁反应是一段长期的经济停滞。能量和金钱之间的等价关系显露无遗。全世界地层中的化石燃料还足够供应几十年，但它们毕竟是有限的，而且随着能源的逐渐耗竭，开采难度增大，价格也不可避免地会越来越高。再请看如下事例：由于得克萨斯州或加利福尼亚州的喷油井早已成为历史，采用耗资可观的设备从海底钻探和抽取石油的做法现已提上议事日程。请注意学者们的如下忠告：“石油供应即将告罄”“铜的储量日渐枯竭”。虽不至山穷水尽的地步，但它们会越来越昂贵，让使用者望而生畏，并给整个社会带来同样的影响。将来，地下能源的价格只会越来越高昂，而且还不单是花钱多的问题；如环保人士反复指出的，它们燃烧时生成的二氧化碳和其他终末产物，还会增加对环境的破坏。解决办法还是有的——核能的开发已逐渐受到青睐，人们心中升起了希望，不再因上述忧虑而争论不休。
我在此不打算更多地涉及世界能源问题，但有两点基本原理必须交代一下。首先，使物质浓缩是一个耗能过程，因而费资巨大。举一个简单例子：如果要从海中得到食盐，则每制取1克盐就需蒸发掉（或用其他方法除去）32克水。无论你如何去做（煮沸、日晒或者电透析，以及任何你想得出的办法），除水过程总要耗费大量的能量。从阳光或干风中获得能量倒是很经济，但这种做法耗时长且产量有限。高度发达的社会总是迫不及待地想要得到每件东西——如果你想尽快大量获取食盐，最合算的是找到一个天然盐矿，然后耗能去开采它并运往需要之处。从能量的角度说，不论什么东西，使用尽可能浓缩的原料常常是较为经济的。如果有取之不尽的能源，我们就能从海水、岩石和土壤等矿物质含量稀少的资源中提取一切工业原料（铁、铜、镍、硫、铀等）。但是，我们现在没有用之不竭的能源，即便有也得等到进入21世纪后。因此，该原理的另外一种说法是，硫矿、苏打矿或铁矿等浓集的矿藏是很节省能源的。
用高品位的原料进行工业生产，就导致了第二条原理的出现。消费铁、铜、硫等矿藏的过程，就是使它们分散于世界各地的过程，所以工业生产就是在“稀释”富集的资源。在本章和下一章中，我将就这些原理讨论几个实例。
言归正传，如本章开场白中所说，微生物在工业上的重要性在于，它们在整个地质年代里为人类预备了一些重要工业物质的富集矿藏。微生物在两种化石燃料的形成中起着重要作用，还同几种重要矿物的沉积有关。名为地质微生物学的这门大学科，就是围绕研究微生物在燃料和矿物资源的形成和处理中的作用而成长起来的。在本章第一部分，我将着眼于这一话题，看一看千百万年前的微生物是怎样满足我们今天的基本工业需求的。
在通过微生物学机制产生的矿物中，硫黄是被我们研究得最清楚的。现有的每一项重要工业几乎都要耗费硫酸，如浸泡金属、电镀、处理人造纤维、制造肥料、生产各种化合物和药品、采矿等。据说，硫酸需求量是衡量一个国家工业化程度的一项指标。要想生产硫酸，最容易的办法是燃烧硫黄生成氧化硫，再使之与水起反应。氧化硫的生产还可采用其他方法，像燃烧黄铁矿（FeS2）或使硫酸钙（石膏矿）同焦炭及砂子一起加热。但是，天然硫黄可能是最集中的硫来源，如我上述第一项原理所述，考虑到它们所需消费的能量，它们可称得上是最经济的原料。工业上需要少量元素硫作为橡胶生产的硬化剂，它还被用于火柴及某些化合物的生产。医药和园艺中也要用到少量元素硫矿，但很大部分是用于生产硫酸的。在这方面，硫为我的第二项原理提供了一个很好的实例，那就是虽然硫被大规模使用，但硫酸很少出现在工业的最终产物中。你可能会联想到含有游离硫酸的蓄电池或某些作为硫酸衍生物的去污剂，但是，生产过程中使用的硫酸一般都未能成为终末产品。因此，当人们使用硫酸时，它们直接间接地流进了下水道中。人们采用了种种方法对硫酸进行处理，它们最后常以硫酸钠或硫酸钙的形式流入海中。不少硫进入了大气。几乎所有的燃料（煤、动植物油、薪柴、石油）都含有硫的化合物，燃烧时以氧化硫的形式污染大气。城市中的窗帘等纤维制品、石料结构及金属制品之所以很快被腐蚀，原因就在于此，氧化硫也是城市居民易患支气管炎的根源之一，因为它会损伤肺的黏膜。全英国每年有500万吨硫污染空气，最终以“酸雨”这种危害环境的重要成分淋进土壤、河流和海洋中。我在第一章中讨论过硫循环，通过这一循环，硫或许还会从陆地迁移进海里。总之，工业文明将浓集的天然资源四散各处，而当今硫转移的方式就是一个清晰的例证。
工业化国家对硫的需要量是巨大的，而硫主要是被转化成了硫酸。1951年，美国对硫的年消耗量近500万吨，英国则约为50万吨——由于全世界硫矿短缺，这些量还不能满足需要。世界的天然硫主要储藏于得克萨斯州的墨西哥湾和路易斯安那州，部分蕴藏于墨西哥本土。此外，它还分布于西西里岛、爱尔兰、北非和喀尔巴阡山脉等处。不过，世界上大约95%的供应是来自海湾地区的。这种矿物位于名为拱顶的相当有限的沉积部位，往往同硫酸钙一起被发现，其附近常有石油蕴藏。你一定会问，硫是怎样到达它现有位置的？它又为何常与特有的地质类型有关？合乎情理的回答是，硫的形成是风和日丽的地质年代中微生物的强烈活动所致，或许当时的海正趋于干涸。据判断，约两亿年前（这个年代究竟属于二叠纪还是侏罗纪，学者们至今未能确定），美国南方各州和墨西哥还被加勒比海覆盖着，而世界的主要沉积物或许就是在那时形成的。海洋日渐干涸浓缩，生活在其中的微生物，利用有机物把水中的硫酸钙还原为硫化钙。或许是由于具光合作用性能的硫细菌的参与，硫化钙进一步被氧化成碳酸钙及游离硫。因此，硫循环进行到硫生成为止而不再继续了，结果硫酸盐被还原，硫就积累起来。硫不再起反应的理由很明显，即没有空气可供利用：日渐干涸的海中，有机物浓度越来越高，于是微生物就生长起来，耗尽了全部溶解氧。此外，有色的微生物利用阳光，通过光合作用从CO2产生出更多的有机物来。因此，大片缺氧的盐池出现了，其中有结晶出来的硫酸钙和沉淀下来的硫黄；还有微生物有机物的堆积，这可能对后来石油的形成大有帮助。
●利比亚的一个生成硫黄的湖泊。图示为埃尔欧盖村附近的艾因藻亚湖的部分区域，用吉普车作为标尺。在温暖的盐水中，几种硫细菌协同利用太阳能，由硫酸盐生成硫黄。围绕湖边的盐层大部分由硫酸钙和碳酸盐组成。
科学家们是如何知道这种情况的呢？证据有如下两条。其中之一，是在世界上某些地区，人们至今仍可以目睹这一过程。在利比亚的埃尔欧盖村附近有许多湖泊，这里有富含硫酸钙并带有硫化氢的温泉水涌出湖面。其中有一个名为艾因藻亚的温泉，面积如游泳池大小，水微温（30℃）。硫酸钙于其中呈饱和状态，还有约2.5%的氯化钠——如果盐再少一些，这里俨然就是一片正在干涸的温暖的海洋。在利比亚的炎炎烈日下，此湖每年可产生约100吨粗硫黄，呈黄灰色细泥状，土著贝都因人会采集它们，其中一部分出口埃及（至少1950年我在那儿的时候他们是这么做的），余下的他们自己留下作医药用。硫黄形成的过程是这样的：硫酸盐还原菌通过消耗着色硫细菌生成的有机物，把溶解的硫酸盐还原成硫化物，而这些硫细菌又利用阳光和部分来自泉水、部分由硫酸盐还原菌产生的硫化物，由二氧化碳来制造有机物。因此，由硫酸盐生成硫黄的过程是由两类相互依存的细菌完成的，整个过程均靠太阳能来推动。湖床由几乎全是着色硫细菌的红色胶泥状物质组成；湖中大部分是富含硫酸盐还原菌的胶状硫黄悬浮物；整个湖区弥漫着刺鼻的硫化氢气味。
●一种能进行光合作用的红色硫细菌——奥更氏着色菌的显微照片。可见该细菌的尾部（鞭毛）和细胞内大量闪光的硫黄颗粒。在艾因藻亚湖中，这类细菌甚多，它们能把硫化物氧化成硫，并可利用阳光由碳酸盐制造碳水化合物。放大约500倍。［蒙普费尼格 （N. Pfennig）教授特许］
1950年，我和我的同事——已故的巴特林（K. R. Butlin）从此湖取样，并带回了我们的英国实验室。为了对取回的样品进行分析，我们制备了人造湖水，并修建了一座容积约10加仑的小型模拟硫黄湖，当对湖水进行光照时，红色的胶泥生长起来，硫黄随之形成。对实验条件略加改变，就能十分明显地加速硫黄的产生。
在其邻近地区也有一些这类湖泊，而类似的湖泊或硫黄泉在世界各处都有分布。事实表明，人们能够从其中分离到合适的细菌，甚至可以在实验室中重复这种生物成硫作用。这一间接证据使我们充分相信，大部分硫黄沉积物就是这样形成的。但是，还有更充分的证据支持这一看法。约于1950年，加拿大的索德（H. Thode）教授提出，在生物成硫作用中出现了一些天然同位素的分离现象，而这在硫酸盐的化学还原作用中却未曾出现过。
我要暂时离题，向非化学家们解释一下什么是同位素。几乎所有的元素（像氢、氧、氮、硫等）在自然界中都是以原子混合物的方式存在的。其中大部分是一种质量，而小部分具有不同的质量。例如，硫主要由32倍于氢原子重量的原子组成；但其中2%的原子要重一些，是氢原子重量的34倍。这些同一元素中不同质量的原子就互为同位素。在被称为质谱仪的一种设备上，我们可以很容易地发现它们并对其进行测量，而且，不管这些硫以何种化学结合方式（如硫化物、硫酸盐、硫代硫酸盐、有机化合物）出现，其同位素所占的比例都是相似的——相似，但并不相等。因为据索德观察，在不可能有生物学作用存在的流星或火山中发现的硫化物和硫酸盐，其硫原子的同位素比率是相等的，取自本行星生命起源之前形成的地质学地层的含硫矿物也是如此。但是，在硫酸盐还原菌培养物或该菌的天然生活环境里形成的硫化物中，较轻的同位素更多些，而在残留的硫酸盐中，较重的同位素含量要多些。由于某种原因，细菌的硫酸盐还原作用，似乎使硫的天然同位素出现了可观的分离现象。火山中的硫具有天然的（或者说是流星里的）同位素比率，而在得克萨斯州和路易斯安那州的硫黄沉积物，以及西西里岛的硫黄沉积物和来自艾因藻亚湖的样品中，同位素比率却是第二种情况——生物学同位素的比率。
因此，同位素实验的数据充分表明，细菌与世界主要硫资源形成过程中硫酸盐向硫化物的转变有关。但是，它们并不能证明细菌参与了接下来的步骤——硫化物氧化成硫。某些权威人士相信细菌与此无关，他们认为空气的氧化作用，或硫化物和硫酸盐间缓慢的化学反应，就足以解释硫的生成了。可是，俄罗斯的学者们提出的证据清楚地表明，在喀尔巴阡山的沉积物中发现的硫黄，有80%是由于硫杆菌作用产生的（我在第二章当中介绍过这一点，这种无色的细菌能在空气中把硫化物氧化成硫，而且常进一步生成硫酸）。地质年代以前，这一步骤还决不可能实现，但如果这第二步当真是微生物所为，我们就能对一个问题做出合理的解释了，即硫酸盐还原菌是怎样为硫酸盐的还原作用获得能量的——它们从着色硫细菌或硫杆菌由二氧化碳制取的碳化合物中得到能量。
对于海水从现在的得克萨斯州、路易斯安那州和墨西哥某些地区退走时出现的硫生成作用，我已有过描述。应当补充说明的是，某些地质学家认为，海洋的蒸发在先，而当盐床被埋在后来的沉积物下很久以后，生成石油的细菌性的硫酸盐还原作用才出现。一些权威人士相信，这些细菌能够用石油作为能源进入硫酸钙层。我在此只是想说明，大家对第一步的看法并无争议——硫酸盐还原菌参与了由硫酸盐形成硫化物的过程。
受生物学成硫作用的启发，有人倡议用细菌来进行硫的工业生产。对于这种可能性，我将在本章其他部分进行讨论。
由细菌作用产生的第二种重要无机沉积物是苏打（碳酸钠），在世界各地均有埋藏。硫酸盐还原菌也与该过程有关。当硫未能大规模形成时，这一过程就会发生。如果由于某种原因在任何地方出现了广泛的细菌成硫作用，则被还原的通常是硫化钙，因为这种与水的永久硬度有关的盐类是最普通的无机硫酸盐。简而言之，我一直谈到的硫酸到硫化物的这一还原作用，其实通常指的是硫酸钙还原成硫化钙。以化学符号表示可写成：(www.xing528.com)
CaSO4→Cas
如果有二氧化碳存在（常由微生物呼吸作用产生），某些硫化钙就会和它反应，从而放出硫化氢：
硫化氢具有特有的臭蛋气味，严重污染环境。另一种产物为碳酸钙，又称白垩。在某些环境中，例如埃及的奈特伦洼地，主要的无机硫酸盐是硫酸钠，在这种情况下，其终末产物是碳酸钠或苏打。已故的埃及教授阿卜杜勒·马利克（Abd-el-Malek）研究过奈特伦洼地，他提出的间接证据表明，有关苏打形成的这种观点是正确的：在这种环境中，硫酸盐还原菌的数目随着沉积物的增多而增多。
无论硫酸盐还原菌在何处活动，硫化物都会生成。但是由于这种细菌是专性厌氧菌，在空气中会失去活性，因此它们的活动范围相当受限制。它们需要有充足的有机物和硫酸盐供应以便开展工作。不过该种机制一旦运转起来，这些细菌就会将自身的良好活动状态保持下去，因为硫化物对其他生物相当有毒，以致后者死亡、分解，结果使硫酸盐还原菌得到了更多的有机物以供所需。其他的硫细菌可能也会繁殖起来，而基于硫循环的小型生态系统就得以建立，形成了所谓的硫的绝氧环境（第15页）。作为巨大的硫的绝氧环境之组成部分，世界上的硫矿才得以形成，而硫的绝氧环境在一定场合下建立起来之后，苏打就会生成。现在，地球的大多数泉水中都含有溶解铁，有些还溶有铜和铅。当这些泉水遇到硫的绝氧环境时，溶解的金属将直接与H2S反应而生成金属硫化物。这种物质会沉积起来。某些人认为，世界上的硫化物矿物资源就是以这种方式形成的。铀矿可能就是这样浓缩起来的；铜和铅大多以硫化物矿的形式出现，在实验室中已模拟了它们的生成。但是，模拟自然的实验室实验并不一定能证明自然界真的发生过这类事件。这种用铜、铅和其他金属硫化物矿来进行的，用来确定天然硫生物学起源的同位素分布的实验，并未得到明确的结果，因此，它们的生物学形成理论还缺乏有力的支持。
铁的情况是个例外。人们在许多海洋沉淀物及有硫的绝氧环境形成的区域发现了硫化铁，而且，这种硫化铁矿中的硫具有生物学同位素的分布特性。含铁的一种重要无机物是黄铁矿，众所周知，它是通过使名为水陨硫铁的无机物部分脱水的途径，以地质学的方式，由沉积的硫化铁（Fes）形成的。其精细的化学过程与我们关系不大，此处不再深究；问题的结论是，黄铁矿（其化学式为FeS2，而硫化铁则为FeS）系生物学作用形成，其功劳又多半归于硫酸盐还原菌。黄铁矿化的化石是有可能存在的，因为有机体在腐败过程中会有小范围硫的绝氧环境形成；因此，由于溶解的铁原子一个接一个地渗透到硫的绝氧环境中，死亡有机体的较坚固部分的“复制品”呈现了出来。但更为重要的是，在硫酸生产中，黄铁矿可用来代替硫黄。黄铁矿经燃烧可产生氧化铁和硫的气体氧化物，后者在工业生产中容易转变成硫酸。1950年，英国的150万吨硫酸有1／6由黄铁矿制得。此工艺不如用天然硫来得经济，但是随着硫变得更加稀少和昂贵，这种工艺的使用日渐增多。
由此看来，硫酸盐还原菌对世界上2～3种（甚至更多）的矿物资源的生成具有极其重要的作用，但它不是唯一关系重大的微生物。沼泽区边缘有一种特别纯的铁矿，名为沼铁矿，它是由铁细菌的作用形成的。这些细菌能够把溶解度大的亚铁氧化成较不易溶于水的正铁，后者作为铁锈样的矿物被沉淀下来。这个过程的化学反应式为：
式中的X代表像有机衍生物一类的单价阴离子。（非化学家们或许需要回忆一下我在第一章中做过的解释：当作为化学衍生物溶于水中时，铁的存在形式有两种，其中一种是由于氧对另一种作用而形成的，不太能溶解。）例如，从泥炭沼泽渗出的泉水中可溶性亚铁的含量比较丰富，酸度也较高。假如这些泉水流入了白垩区受到中和，铁细菌就能大量繁殖起来，经过一定时间，大块矿藏就会形成。我们还不清楚细菌为何要这样做，但是认为亚铁的氧化能使它们自养生长这种看法似乎是错误的。然而，该产物是一种很纯的矿，由于它随时可供使用且纯度很高，或许是人类最早使用的金属矿。看来，球衣细菌、纤发菌及其他铁细菌为人类从石器时代向铁器时代的过渡助了一臂之力。
自然，现在工业上所用的铁矿主要是其他类型的，因为剩余的沼铁矿实在太少了。但是，我们还是经常能在小范围内见到沼铁矿的形成过程，如富含泥潭和铁的水流从沼泽或泉眼涌出之处，周围的石块和岩石上常常形成棕色的铁锈样沉积物。或许，某些氧化锰矿的形成方式也与此类似。
为免于给大家造成这样的印象，即细菌是与无机盐生成有关的唯一微生物，请允许我在此提醒诸位读者，白垩几乎是纯的碳酸钙，它在英国诸岛的组成中占相当大的比例，在地质时代由总体名为有孔虫目的棘状原生动物类的外壳压缩形成。在富含氧化钙的溪流和泉水里，另一种叫作钙华的含钙矿产生了，而这一过程中，微小藻类和蓝细菌起着重要的作用。
黄铁矿的天然形成是由细菌参与的一个复杂过程。后面我将谈到煤和金矿是怎样出现于黄铁矿层中的。而某些细菌（最著名的是硫细菌——氧化亚铁硫杆菌）又是如何通过氧化作用形成诸如硫酸这类腐蚀管道和损坏采矿机械之物质的。在矿区外的黄铁矿堆积场，这些微生物繁殖起来，使环境酸化。由于酸的分解作用，黄铁矿溶解，而游离硫黄就是该反应的产物之一。硫黄又被氧化硫硫杆菌等细菌氧化，产生更多的酸。这样，人们就得到了一种使人感兴趣的机制，即让雨水透过黄铁矿堆积场，借细菌之助把溶解的铁和硫酸冲洗出来。流出的水呈棕色铁锈样。当今，所有的黄铁矿中均含有少量的铜，它是有利用价值的，能够以硫酸铜的形式被淋洗出来。某些小型工厂采用流动水漂洗碎铁的方法来提取铜，即在铁溶出的同时铜被沉淀下来。其化学反应式为：
随后铁细菌把硫酸亚铁转变为三氧化二铁，以一种叫作赭石的矿物形式沉积下来，这种矿石可被用在染料工业中。其实能获得贵重的铜就已经很值得了，锦上添花的是，通过这种工艺产生的赭石远远超过了实际需要。据美国文献报道，由于氧化亚铁硫杆菌的作用，钼、钛、铬和锌都可以从黄铁矿层中浸提出来。用同样的方法可从低品位硫化物矿石中把铀淋洗出来，这点对于将来原子能的利用特别重要。金也常与黄铁矿相关联。据1993年新闻报道，一群细菌（可能包括氧化亚铁硫杆菌）已被开发用于加纳的阿善提金矿，把包藏在黄铁矿中的金微粒释放出来，因而使矿产量增加。
1964年，法国曾有过一则相当惊人的报道，据说有人从热带土壤中也分离出了一种需氧芽孢菌（显然不是硫杆菌），经证实，它能把与含矿红土（这类土壤的主要部分）结合的金释放出来，但是溶出的金量甚少，没有实际的工业微生物学价值。真菌曲霉和青霉的某些品系产生柠檬酸和草酸一类化合物，可以从非硫化物矿中把镍、钴、铝等矿物质溶解出来，但我们还不清楚这是否具有实用价值。
让我们回到本章开始讨论的地质时代以前发生的最重要的微生物经济活动上来，考虑一下煤这种工业革命基本燃料的情况吧。现在，我们对煤的形成已了解得相当透彻：大约3亿年前地球处于石炭纪地质期时，茂密的森林覆盖着大地，植物种类主要是今日苔藓类和羊齿类的近亲，但树形庞大，枝叶繁茂。那时的环境温暖潮湿，沼泽地和泥炭地遍布。由于植物的死亡和腐烂，大片可作为肥料的堆积物形成了，透入的任何氧气都会立刻被腐生菌耗尽。因此，厌氧菌开始进行发酵作用，生成甲烷（沼气），同时，植物的碎屑转变为化学组成相当不确定的物质——腐殖酸。直到今天，这一过程都还在进行。沼泽中的这种腐烂物质干燥后，就成为泥炭，一种有价值的燃料。泥炭沼泽地的上空随风摇曳的“鬼火”，其实就是甲烷燃烧的火焰，那是一种罕见的纯自然现象。就化学意义上而言，腐殖酸具有防腐的特性，因此，它们虽是微生物作用于植物材料所产生的，却都能防止微生物进一步作用。从泥炭沼泽地中发掘出的金属、木制器物甚至尸体很少腐烂，就是这个缘故。
所以说，泥炭是煤形成的早期阶段。从化学观点来看，它主要是由碳、氢和氧组成的植物材料，但含氧量较少，所以干燥后容易在空气中燃烧。在千百万年前的石炭纪时代中，泥炭沉积物被沙石覆盖，处于重压之下。随着压力的增大，泥炭逐渐转化为煤：首先形成棕色的煤（或称褐煤，其结构更像泥炭），后来变为众所周知的烟煤。如果压力足够大，高纯度的无烟煤就会形成。在压力作用下，12厘米厚的泥炭层能产生一厘米的煤。如果这种矿物发生进一步的化学变化，使含碳量增高而含氢量减少，最后无烟煤就几乎成为纯碳。压力究竟为何对泥炭有这种效应，我们并未完全明了，但十分清楚的是，在早期阶段残留的、能抵抗泥炭杀菌作用的细菌有助于氢的除去。无论如何，从经济方面看，重要之点在于，煤形成的最初过程是甲烷菌（我相信读者应当记得，它们是强厌氧菌：在空气中不能生长）对植物材料的腐败作用。
甲烷就是沼气。如果你找到一个按季节定期沉积树叶和其他植物的池塘，用一根木棍捅进池底的泥中，就会有沼气泡冒出水面。这种气体是由产甲烷细菌产生的，可用果酱瓶将其收集起来并能使之燃烧。它若自燃起来，就会出现前面提到的“鬼火”。煤的形成期间必然产生大量的甲烷，它是天然气中的主要成分，从20世纪后叶开始，甲烷已成为越来越重要的能源。按所能提供的能量计算，北海海地的地下甲烷埋藏量大大超过英国煤的总储量。因为煤的开采和燃烧都危害健康，并且燃烧煤又会使雨酸化而损坏农田，还浪费了可贵的煤焦油产品。而天然气是比较洁净的燃料，其用途也越来越大：1996年美国对它的消费量超过7000万立方米。人们常在煤矿中发现甲烷，但它是危险的气体，是煤矿中许多悲剧性爆炸的罪魁祸首。目前正在开采的储量庞大的地下天然气中，约1/4来自地质时代甲烷细菌的作用，其余部分似乎自地球起源以来就有了，因为甲烷是少数行星际气体之一，例如，木星的大气主要就是由甲烷和氨组成的。在生命起源以前，地球的原始大气中似乎就有甲烷，其中一些随着地球的冷却被截留和沉降下来，乙烷和丙烷这类气体与后一部分甲烷来源相同，它们在天然气中含量很少，而且不是由任何已知的微生物自然形成的。
20世纪90年代，人们对一种新发现的矿物（或许是很有潜力的化石燃料资源）产生了相当大的兴趣。在高压和接近冰冻的温度下，甲烷与水结合形成了一种叫作水合甲烷的包合物，其中，甲烷分子被俘获进水分子里（1分子甲烷对5～6分子水），一起被冻成结晶；新近发现，在世界海洋深至500米以下处有着巨大的矿床，据估计其甲烷储量相当于世界其他化石燃料的两倍。人们相信这巨量的甲烷是由生物产生的：在地质时代，它由产甲烷细菌利用有机物生成，常富含于海洋沉积物中。作为水合物，这种气体已被冰冷的水凝住，不会像沼气那样逸出。如此形成的“甲烷冰”结晶富含于耐寒的细菌里，细菌被海蠕虫（“冰蚯蚓”，对矿床钻孔并栖息于这些孔隙中）吞食，而像贻贝和海星这类更高级的有机体又以冰蚯蚓为食：这种矿床在黑暗而冰冷的环境中孕育了生命！但是，这一新发现不仅激起生物学家的兴趣，庞大的天然气储备也引起了许多国家（特别是像印度、日本这类本土燃料资源匮乏的国家）极大的经济兴趣。开发此种资源的具体手段尚在设计之中，付诸实施不过是个时间问题：人们只需对甲烷水合物进行加温或减压，气体就会被释放出来。
人类的第三种化石燃料是石油，而它的蒸馏产物统称为汽油。石油是否由微生物的作用产生？这个问题一直没有答案。其主要原因是没有人能在实验室条件下成功地使细菌生成油，至少是没有生成数量可观的油。在本行星的摇篮时代，石油中的烃类化合物可能已经靠水与金属碳化物的化学反应形成了，但是，石油矿藏更可能是源于生物学的作用。原因如下。首先，石油井中富含厌氧微生物，特别是硫酸盐还原菌。它们与拥有生物学起源的硫矿有关，而且当科学家们已能成功地在微生物培养物中发现类似油的化合物时，这些微生物已经是包括硫酸盐还原菌在内的混合群体了。其次，在原油中人们还可以发现被称为卟啉的化合物，它们来源于生物的呼吸酶，除了生物体不会有这种物质。最后，某些烃类具有光学活性，这就意味着，它们的分子有一种唯有生物系统的作用才能产生的构型。上述观点都不是结论。譬如说，所有的看法都来自微生物对形成以后的石油之作用，这类作用微生物学家们无不十分熟悉。但是，说不定成油的生物学过程会与本行星上生成硫黄、煤以及天然气等矿藏的过程相同。
虽然我们不能证明油的形成与微生物有关，但有一点几乎是没有任何疑问的，那就是微生物对石油矿藏有聚结作用。油矿中的许多石油被吸附于岩石（称为油页岩）上，这些岩石多半是由硫酸钙所构成。加利福尼亚州的佐贝尔（ZoBell）教授十分清楚地表明，当我们的老朋友硫酸盐还原菌在油页岩中生长时，它会使吸附于岩石上的油释放出来并聚结成滴。细菌的这种作用有多种机制，其中之一是把岩石还原成硫化物，因此随着结构的改变，被吸附的物质得以释放；另一种机制是生成类似去污剂的物质，把石油清洗出来。别的厌氧菌在上述作用中也有功劳，在得克萨斯州和加利福尼亚州的某些地方，石油从页岩中释放出来汇成巨大的油池，人们相信这些大油田是由于细菌对页岩的作用而形成的。废油井（即由于油井压力降低而停止喷油的油井）中储有许多有用的石油，我们可以通过向油层中注入盐水或海水而使油上浮的办法，将其中的一些石油置换出来。这就是二次采油。但是，仍然还有不少石油吸附在相应的页岩上，在捷克斯洛伐克，人们采用了一种方法，成功地提高了二次采油量，即向油井中泵入硫酸盐还原菌所需要的营养物质。不幸的是，这种做法的收效甚微，而且只是暂时的，原因想必大家都猜到了——今日的石油是细菌们几个世纪以来的工作成果，短短几周时间能有多大的成效呢？
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