藝術家嗜極生物

董改正

嗜極生物，或稱為嗜極端菌，多屬古菌，通常為單細胞生物，可以在“極端”環境中生長繁殖，或嗜熱、嗜壓、嗜酸（pH值小于等于3的環境）、嗜堿（pH值大于等于9）、嗜鹽（需要最少0.2M鹽濃度生活的生物），或者喜旱、耐金屬（可以忍受高濃度重金屬如銅、鎘、砷、鋅的浸泡）等。

2013年9月，英國科學家于南極冰下湖的泥漿里發現了距今10萬年的生命跡象。南極冰下湖封閉、營養貧乏，這些前所未見的生命形式潛伏在南極湖泊的下方，它們是如何生存的？研究發現的結果讓人驚異：它們可以從巖石中獲取營養物質，從融化的冰層獲得氧供給。這次發現讓科學家把目光投向了嗜極生物。

探索在進行，先讓我們領略一下嗜極生物在地球上留下的異彩吧。

美國黃石國家公園，大棱鏡泉五彩繽紛，如一塊碩大的棱鏡折射出美麗奪目的七彩光，又如印象派大師的巨幅杰作，橙紅翠綠大筆涂抹，中心是碧藍，逐漸向外淡去，變成了一圈鮮艷的橙紅和金黃，被外圍放射狀的黃色地紋所圍繞，如同一個七彩太陽。它不是人造的奇跡，而是嗜熱生物的手筆。對于大多數生物來說，高溫會使細胞內的蛋白質變性分解，從而死亡。而嗜熱微生物細胞的蛋白質卻有著特殊結構，能保證它們在高溫下的熱穩定性，它們能經得起60℃至130℃的高溫，在溫泉、熱泉甚至海底的火山噴發口附近都能生存。而隨著各處的溫度變化，分布著含有不同色素的嗜熱微生物，它們的光譜不同，爭奇斗艷，繪出了大棱鏡泉美麗的七彩太陽。

印度尼西亞的火山口湖水呈碧藍或翠綠色，濃郁到不透明的飽和色彩美得令人心驚。這種顏色一部分是因火山口里溢出的礦物質造成，另一個重要的成因是湖水中嗜酸微生物的存在。活火山口內不斷溢出大量硫和二氧化碳氣體，使火山口的湖水呈極強的酸性，pH值低至2以下，一些嗜酸微生物就生存在這里。它們有著特殊的生理機制，可以自行將細胞間質里的正離子排出，以保持胞漿的酸堿平衡；還有一些微生物的胞漿本身就是酸性的，使得其染色體蛋白質已具有了酸穩定性。湖水中的礦物質和湖水的酸度隨著火山活動而不斷變化，湖水中的嗜酸微生物的生長也隨之發生變化，從而造成了湖水的顏色和深淺的改變，呈現出碧藍、翠綠、棕紅和黑色等不同的顏色。

生存于0℃或低于0℃的微生物稱為嗜冷微生物，“西瓜雪”就是嗜冷微生物藍藻帶來的奇跡：銀白耀眼的積雪，被大片大片的藍藻染成了粉紅色，就像有人切開了一個碩大的西瓜。藍藻的體內含有帶紅色素的物質，可以吸收周圍環境里的熱量，融化四周的積雪，以保證藍藻的生長。嗜冷生物有著許多不同的新陳代謝方式，包括光合作用、化學自養等，它們依靠鹽水生活，因為鹽分能使它們血管里的水不會凍結，保證它們能夠在溫度低至-25℃的凍土里保持活躍和呼吸。研究人員在加拿大埃爾斯米爾島永久凍土層發現了一種嗜冷有機物，它能在-15°C的環境下生活，它提供了生命在火星或者土星的衛星土衛二上適應性生存的可能性，因為火星和土衛二的溫度都在零度以下。

嗜鹽微生物也是出色的藝術家，它們是調節細胞內外滲透壓的高手，有辦法增加胞漿里有機物質的濃度，以保持細胞內外的滲透壓平衡，還可以控制進出細胞的鉀離子流。它們體內含有一種叫類胡蘿卜素的色素，有紅、橙、黃、綠等不同顏色，玻利維亞可變色的拉古那鹽湖就是它們的杰作。

在海洋深處以及深油井中還分布著一些嗜壓微生物，發現于南極深海的嗜極生物就屬于這一類，它們生存的環境壓力達一千多個大氣壓，當然它們也嗜冷。有人曾經在太平洋靠近菲律賓的10897米深的海底分離到嗜壓微生物，這絕對是生命的奇跡。

在堿湖及一些堿性環境中，甚至中性環境中，可以分離出嗜堿微生物。在石灰湖出現富營養化的水體中，許多藍細菌也是嗜堿菌，它們最適的生長pH值在9～10之間，有一種藻類甚至能在pH值為13的強堿條件下生長，這是迄今發現的抗堿值最高的微生物。

地球的地理環境有多么復雜豐富，嗜極生物就有多么繁多。除了以上所舉之外，還有石內生物、石下生物、耐旱生物、合自養生物、貧養生物、耐重力生物、脫水生物、真空生物、耐毒生物等，它們分布在各種難以想象的生命極地，默默無聞卻又驚世駭俗地生存著，使地球的每一寸土地都不寂寞，都有生命的痕跡和光輝。