極端環(huán)境下頑強(qiáng)生存的細(xì)菌

楊先碧

研究耐輻射球菌的日本科學(xué)家山岸彥明

如果能在火星上找到生命，最有可能是哪種類型？曾有科學(xué)家表示，無論是在金星、火星還是在遙遠(yuǎn)的木星上，不要指望能夠找到智慧生物或其他大個(gè)頭生物。在那些星球上，最有可能繁衍生息的是以細(xì)菌為代表的微生物，因?yàn)橹挥形⑸锊趴赡茏匀绲貞?yīng)對(duì)各種極端的生存環(huán)境。這些看似微小得肉眼難辨的生物，是宇宙中最頑強(qiáng)的生命形態(tài)。

不怕太空輻射的細(xì)菌

耐輻射球菌

國際空間站運(yùn)行在距離地面約400千米的太空中，那里是典型的太空環(huán)境：冰冷、真空且充滿了強(qiáng)烈的輻射。有日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，耐輻射球菌在這種極端環(huán)境中也能生存。

日本東京大學(xué)的山岸彥明等人曾經(jīng)在國際空間站外的面板上，放置了一些耐輻射球菌的菌團(tuán)。3年后，研究人員發(fā)現(xiàn)所有直徑大于0.5毫米的菌團(tuán)都存活下來。進(jìn)一步的研究表明，這些菌團(tuán)外層的細(xì)菌在死亡后會(huì)形成保護(hù)層，可幫助內(nèi)部的細(xì)菌繼續(xù)存活。這些菌團(tuán)可以在國際空間站外的面板上生活15～45年。在沒有附著物的情況下，直徑超過1毫米的菌團(tuán)在太空中自由漂浮的生存時(shí)間也可超過8年。

一般生物之所以懼怕輻射，是因?yàn)檩椛鋾?huì)極大地?fù)p傷DNA。以往的科學(xué)研究表明，耐輻射球菌的頑強(qiáng)生命力在于它具有超強(qiáng)的DNA自愈能力。山岸彥明表示，如若以后在地外星球上發(fā)現(xiàn)微生物，它們可能不是土著，而是人類航天器播撒到其他星球上的生物。當(dāng)然，這也可以反證，地球生命的祖先也有可能源于流星。

不怕熱的細(xì)菌

深海熱網(wǎng)菌

一般的生物在50℃以上的環(huán)境中就難以存活，而嗜熱菌卻喜歡溫度相對(duì)較高的環(huán)境，最適生長(zhǎng)溫度為65℃～70℃。在美國黃石國家公園的含硫熱泉中，科學(xué)家曾經(jīng)分離到一株嗜熱的兼性自養(yǎng)細(xì)菌——酸熱硫化葉菌，它們可以在高于90℃的溫度下生長(zhǎng)。

熱泉不僅是在地面上，在深海中也有不少。雖然深海的海水冰冷刺骨，但是因海底高壓，海底熱泉的水溫可超過100℃。在這樣的深海熱泉中，也有一些以硫化物為生的嗜熱菌，它們是熱泉生物群的食物鏈中最低端的生物。1979年，科學(xué)家在深海熱泉的富含營養(yǎng)物質(zhì)的邊緣發(fā)現(xiàn)了一種強(qiáng)悍的細(xì)菌——深海熱網(wǎng)菌。它除了承受著足以將潛艇壓成薄煎餅的大氣壓外，還經(jīng)受住了超過100℃的高溫考驗(yàn)。

目前，科學(xué)家已經(jīng)分離出一些嗜熱菌用于工業(yè)生產(chǎn)。比如，在發(fā)酵工業(yè)中，往往在高溫下生產(chǎn)效率更高，而一般的酵母菌則難以在高溫下生存。另外，嗜熱菌參與工業(yè)生產(chǎn)，可以保證產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中不會(huì)被其他細(xì)菌和病毒污染。

不怕酸的細(xì)菌

酸熱硫化葉菌

代爾夫特食酸菌

嗜酸菌是一種不怕酸的細(xì)菌，分布在酸性礦水和酸性熱泉中，通常生活在pH值為0.5～4的酸性環(huán)境里，個(gè)別種類甚至能生活在pH值小于1的極端酸性環(huán)境中。比如，嗜酸熱硫球菌可生活在pH值為2.5、溫度為70℃的環(huán)境中，這讓我們不得不贊嘆生命的頑強(qiáng)。

在自然界的酸性環(huán)境中，通常都含有大量的金屬離子。在美國加州礦山的冶煉池中，每升冶煉池水的鐵離子濃度曾高達(dá)111克，其他金屬如銅、砷、鈣和鎂等金屬離子也達(dá)幾克至幾十克。對(duì)大多數(shù)生物來說，高濃度的重金屬離子都是有害的，但嗜酸菌卻可以很好地生長(zhǎng)，并從中吸取養(yǎng)分。

嗜酸菌之所以能生活在含有金屬離子的溶液中，是因?yàn)樗鼈兙哂袑?duì)付金屬的特殊本領(lǐng)：有的可以將吸入體內(nèi)的金屬離子排出體外，有的可以將之儲(chǔ)存在體內(nèi)特定的地方，還有的甚至可以將金屬離子直接轉(zhuǎn)化為金屬。加拿大麥克馬斯特大學(xué)的科學(xué)家曾發(fā)現(xiàn)，代爾夫特食酸菌可把對(duì)它們有毒的金離子轉(zhuǎn)換為無害的金納米粒子。那些代爾夫特食酸菌感覺到環(huán)境中有金離子存在時(shí)，就會(huì)釋放出脫纖維蛋白A，這種蛋白質(zhì)可將金離子轉(zhuǎn)化為純金微粒。科學(xué)家正在對(duì)這種細(xì)菌進(jìn)行研究，希望能利用它從金礦廢水中提煉黃金。

在不少科幻影片中，來自外星的細(xì)菌、病毒等微生物都被妖魔化了，其典型代表是《生化危機(jī)》系列科幻片。其實(shí)，從現(xiàn)有的研究成果來看，那些外星微生物對(duì)極端環(huán)境有較大的依賴性，它們很難在人類的生存領(lǐng)地里肆意擴(kuò)散。當(dāng)然，未知的才是最可怕的。我們只有對(duì)那些特別的細(xì)菌了解得越多，我們才能越有效地消除對(duì)它們的恐懼，甚至將其轉(zhuǎn)化為造福人類的益友。

科幻作品中的外星微生物