愛熱的菌

傳說中一只神鳥在火焰中自焚，然后從灰燼中重生，化身鳳凰。古人為什么會構(gòu)想出鳳凰這樣不懼烈火焚燒的神奇生物？要知道，在自然界里，可沒有什么生物能承受得住烈火的考驗。火焰之所以致命，是因為它會導致生物體迅速脫水，并在高溫下破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)是生命活動的基石。即便是最“冷”的火焰，其溫度也將近500℃。不過，如果是在稍低的溫度環(huán)境中，還是有生物能堅持好一會兒的。

菌株121

目前耐熱能力最強的生物之一是一種名為菌株121的古菌。在通常用于滅菌的高壓釜中，水溫可達121℃，足以殺死絕大多數(shù)微生物及其芽孢。然而，菌株121卻在這樣的高溫環(huán)境中安然無恙，甚至在24 小時內(nèi)實現(xiàn)了數(shù)量的翻倍。這意味著，即使在高溫下，這種生物依然能夠正常生長和繁殖，其耐熱能力遠超水熊蟲（擅耐各種極端環(huán)境的水熊蟲只能在83℃的高溫下生存1小時）。

菌株121發(fā)現(xiàn)于2003年。當時一群海洋學家在大洋底部的“黑煙囪”——海底熱液噴口處發(fā)現(xiàn)了它們的蹤跡，這些古菌生活在富含硫和鐵的熱液中。實際上，類似菌株121這樣的嗜熱生物并非孤例，曾經(jīng)被譽為“嗜熱冠軍”的延胡索酸火葉菌同樣生活在大西洋的熱液噴口中，能夠在113℃的高溫下繁衍生息。這類生物被統(tǒng)稱為“超嗜熱生物”。

為什么不怕熱

超嗜熱生物最初于1960年在美國懷俄明州黃石公園的熱泉中被發(fā)現(xiàn)。此后，科學家又發(fā)現(xiàn)了50種以上超嗜熱生物。多數(shù)超嗜熱生物屬于古菌，少數(shù)屬于細菌（包括一些藍藻）。

古菌作為嗜熱生物的代表，很可能起源于地球更為年輕、炎熱和惡劣的時代。這種特殊的進化背景使得古菌反而難以適應如今的常溫環(huán)境，甚至需要在高溫條件下才能正常生長。許多古菌不僅能承受高溫，還能在更高的溫度下茁壯成長。

菌株121（紅色圓圈）是一種生活于太平洋熱液噴口的超嗜熱生物

能耐熱的古菌廣泛分布在溫泉中、堆肥中、地熱區(qū)的土壤中、陸地火山周圍、海底火山周圍等地。

超嗜熱生物的蛋白質(zhì)具有很強的熱穩(wěn)定性。此外，一些超嗜熱生物可以制造胞內(nèi)溶質(zhì)（如磷酸二肌醇酯、磷酸二甘油酯、甘露糖基甘油酸等），幫助蛋白質(zhì)抵抗熱降解。

很多超嗜熱生物也可以抵抗其他極端環(huán)境，如高酸度或高輻射強度。

“勇者”輩出

納古菌是一種體積微小的寄生菌，與低嗜熱古菌——燃球菌共生。它們共同在70 ～ 98℃的溫泉和海底熱泉中繁衍生息。

甲烷嗜高熱菌是一類產(chǎn)甲烷的超嗜熱菌，其細胞膜結(jié)構(gòu)獨特，至今未在其他生物體中找到相似之處。特別是坎德勒甲烷菌這一物種，創(chuàng)下了在122℃高溫下生長的紀錄。在深海環(huán)境中，只有在處于高壓環(huán)境中的海底熱泉沸騰時，海水才能達到如此高的溫度。

盡管目前還沒有發(fā)現(xiàn)能在122～150℃范圍內(nèi)正常生存繁衍的生物，但它們的存在還是很有可能的（菌株121 在130℃下仍能存活兩個小時，并且在被換進103℃的新鮮培養(yǎng)基中后，還能恢復繁殖能力）。

理論上，在150℃或更高溫度下正常存活的生物不存在，因為DNA和其他對生命活動很重要的分子在此溫度下會分解。

超嗜熱生物不僅宣示了生命不可思議的適應力，還在各個工業(yè)領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱：它們能提取出礦石中難以利用的金屬，脫去石油和煤炭中污染性強的硫元素。食品工業(yè)也不例外，耐高溫α- 淀粉酶是一種從超嗜熱微生物中發(fā)現(xiàn)的酶，它在100℃下還能達到最高催化效率的60%，啤酒、白糖、味精等食品的生產(chǎn)都需要這種酶。可以說，我們今天的生活，再怎么說也有這些小家伙的一份力。