奇特生命——古细菌

奇特生命——古细菌

地球上的生物种类繁多，大多数生物都对环境有一定要求，超出一定范围就不能存活，但有一些微生物却能在超出一般生物生存的边缘条件——极端环境中生存、繁殖，这类生物被称为极端环境生物。极端环境生物不仅生活环境奇特，而且其分子组成、物理化学性能、酶特性及代谢功能等与其他生物均不同。这类生物中的产甲烷、嗜盐和嗜酸嗜热细菌，于1977年被科学家冠以一个奇特的名称——古细菌。

一般生物生活在一个大气压中，所能承受的最高温度为50℃左右。但是1982年在太平洋底深达2600多米的火山口附近找到的一种微生物，生存温度达90℃，承受压力达260个大气压。这种微生物，不受阳光直接和间接的影响，而且不以一般生物赖以生存的有机碳化合物为食物，靠火山排出的二氧化碳、氮和氧生存，却能奇怪地排出甲烷。我们知道，甲烷这种气体在高温、高压下遇氧会发生爆炸，因此为研究这种细菌，需要将其“养”在一个厚厚的钢筒内，并且抽出其排出的甲烷。这种奇特的生物是一种被称为产甲烷的古细菌。这类细菌除生活在洋底火山口附近外，还存在于土壤中，并生活在无氧环境中，而且往往与一种产氢的细菌生活在一起。有趣的是氢就在这两种细菌间转移，相得益彰。

生存在55℃以上的细菌被称为嗜热菌，在80℃能生存的细菌被称为极端嗜热菌，有的嗜热菌最高生存温度可达120℃。研究发现，这类嗜热菌脂质、蛋白质和核糖核酸链均很特殊。

与嗜热菌相反，有的细菌能在低温中生存，我国学者曾收集南极长城站地区及海底沉积物中的喜低温菌并进行研究。

1920年，科学家发现了一种能在饱和盐水中生存的微生物，其一旦离开食盐就会死亡。这种细菌被称为嗜盐菌。90年代，我国学者在西北的盐湖中也发现了这种细菌，并对其进行了研究。最为奇特的是，嗜盐菌除有特殊的极性脂外，还有一种特殊的膜蛋白——紫膜蛋白。这是一种简单而又独特、精巧的光能转换器，这种蛋白质不同于植物中进行光合作用的叶绿素，却与哺乳动物眼睛中的视紫红质类似。

除上述对环境温度、压力、盐浓度表现特殊适应性的微生物外，还有一些具有特殊性质的极端环境生物，如有的能在贫营养环境、强放射性条件下生存、繁殖，有的体内含有自身合成的磁性微粒，能感知地磁，具有沿地球磁力线运动的能力。

70年代末，美国微生物学家卡尔·沃伊斯和乔治·福克斯等用独创的生物化学方法分析了200多种微生物，发现包括产甲烷、嗜盐和嗜酸嗜热细菌的极端环境生物具有独特的生物化学组成。他提出将这类生物与其他细菌——真细菌及其他生物——真核生物并列为生物的三大类。自那以后20年来，古细菌的研究取得了很大进展，成为微生物学的一个分支学科。这些古细菌为什么能在其他生物难以忍受的环境中生存和繁殖？其生理和遗传基础是什么？它们与其他细菌及更高级生物有无亲缘关系？在其他星球上会不会存在类似古细菌的奇特生命形式？这些问题引起许多研究者的浓厚兴趣。

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