让氮气对阳光做出散射的电子云,还需要有一种细胞,其中含有一些像扳手一样的特殊分子,能把氮气分子致密的电子云拆解开,并利用这些被拆分出来的原子碎片做点别的事。对我们来说很幸运的是,有些生物就拥有这样的细胞。一些寄生在桤树灌根中的微生物就可以从事类似的工作;
但全球最主要的固氮微生物还是各种各样的蓝细菌,它们或是住在浮游生物体内,或是存在于地衣褶皱的组织中;还有就是寄生在苜蓿、三叶草与大豆等植物根部的土壤细菌。由于这些细菌和它们寄主的联姻,种上几亩苜蓿就如同是播撒了氮肥一般。
固氮细菌中的分子扳手是固氮酶,一种含铁的酶。固氮酶会将氮气分子一分为二,然后给每一个氮原子配上三个氢原子,从而形成在生物学上很有用途的氨。不同于一般化学物质,固氮酶这样的酶都非常稳定,不会在反应中被消耗或中和,只要能量与原料持续供应,它们就会一直完成自己的任务。长久以来,这些固氮细菌垄断了含氮化合物的生产,为了获取氮化合物,地球上的其他生物都要有求于它们,因此如果按照人类的商业逻辑,它们定会成为最富有的企业联盟。然而,根瘤菌的需求仅仅是免费而舒适的地下居住环境,至于水生蓝藻,也只是利用化学防御来惩罚那些打算以它们为食的生物。
除了细菌以外,只有闪电是值得关注的非人工氮源。闪电的厚度未必有你的拇指粗,却比太阳表面的温度还要高。超高温度将氮气分子从中撕开，从而给了氧气与自由氮原子结合的机会。每一次撕开空气的轰击都会留下些氮氧化物,它们扩散到大气中,最终随着雨雪降落到地面,经植物吸收后进入不同的食物链中。几乎可以肯定的是,你和其他大多数生物一样，此时此刻就携带着这样的闪电灰烬。


这幅场景中看不到的是,那些富含氮元素的气体正在从田野中不断升腾。土壤中的细菌会将前一年的农业废弃物分解,在给土地施肥的同时,也不断将蛋白质分解散发到空气中,而那里也正是孕育这些蛋白质的源头。
而在谷仓背后的厕所中,细菌也在做着同样的事。
农场上堆着的干枯秸秆中也藏着些氮原子,残留在那些曾是绿色的叶绿素中。鸡群在晒场上一边奔跑一边鸣叫,而它们羽毛的角蛋白中,氮元素还要更为丰富一些。