極端條件下的生命

　　北京時間6月25日消息 據美國《連線》雜志報道，曾經何時，科學家經常在一些被打上“不可能”標簽的地區發現生命存在。但這扇發現之門已經很久沒有被打開過，其中的原因并不在于發現速度趨于緩慢。如果非要給出一個理由的話，那只能是科學家此前的發現步伐太快，以致沒有新發現浮出水面。時至今日，科學家已經可以確定一點，地球上幾乎任何一個地區都有生命存在。
　　
　　經過長達30億年的進化，生命的觸角已經延伸到地球的每一個角落，從大洋深處、洋底到平流層上端，所有最后的隱蔽處和裂縫處都有生命活動跡象。從熾熱和冰冷到純酸性和原子彈輻射，似乎沒有什么極端環境是細菌和微生物無法承受的。
　　
　　下面這8幅圖片展現的是一些最為強悍的細菌和古細菌種群，雖然并沒有得到人們的太多重視，但它們卻也是“生物樹”上一根重量級枝干。
　　
　　1.細菌和古細菌存在巨大差異

　　
　　在美國黃石公園的溫泉中存在一種嗜熱的古細菌
　　
　　科學家最初認為，古細菌復雜程度遠遠不及細菌，而細菌則擁有一個細胞核，實際上，任何一種理解都是錯誤的。細菌和古細菌之間存在巨大差異，但這種差異并不體現在對其進行等級判定的方式上。細菌和古細菌的一個共同點在于，都沒有細胞核或者其它被細胞膜包裹的細胞基礎結構。只有構成動植物和真菌的真核細胞才擁有這種結構。
　　
　　2. 格陵蘭冰川下沉睡12萬年細菌

　　
　　格陵蘭冰川下沉睡12萬年細菌
　　
　　左側的細菌名為“Herminiimonas glaciei”，是在格陵蘭一條冰川下方2英里(約合3公里)處的冰層中發現的，它是迄今為止發現的體積最小的微生物。Herminiimonas glaciei生有類似尾巴的超長鞭毛，最適合在冰層微小的紋理中移動。在上周發表于《國際系統與進化微生物學雜志》的一篇研究論文中，賓夕法尼亞州大學的研究人員報告說已成功讓Herminiimonas glaciei蘇醒過來，在此之前，這種細菌估計已沉睡了12萬年。2008年6月，賓州大學研究小組報告了另一種在冰川發現并在實驗室成功蘇醒的細菌——Chryseobacterium greenlandensis。他們認為這一細菌的年齡高達兩百萬年。
　　
　　3.深海火山口忍耐高溫的細菌

　　
　　Pyrodictium abyssi細菌
　　
　　圖片展示的是1979年在深海火山口富含營養物質的邊緣發現的細菌——Pyrodictium abyssi，它們是最初的extremophile。除了承受足以將潛艇壓成薄煎餅的大氣壓外，Pyrodictium abyssi還經受住超過水沸點的高溫考驗，驚人的生存能力由此可見一斑。Pyrodictium abyssi外觀扁平，好似一個不規則的盤子，它們在中空管狀結構“套管”—— 結構上具有極強的抗熱能力——中積聚。
　　
　　4. 沙漠中發現地球最強悍細菌

　　
　　Deinococcus peraridilitoris球菌
　　
　　Deinococcus peraridilitoris球菌是耐輻射球菌一個鮮為人知的親戚，被稱之為地球上最強悍的細菌，曾入選《吉尼斯世界紀錄大全》。Deinococcus peraridilitoris球菌于2003年在阿塔卡馬沙漠的土壤中被發現。阿塔卡馬沙漠位于智利，由于極為干旱荒涼，美國宇航局在此進行火星任務模擬。據悉，這種球菌能夠經受住寒冷、真空、干旱和輻射考驗。其強大生存能力的關鍵在于擁有多個基因組拷貝，如果一個基因組遭到破壞，所需的片段可以從另一個基因組復制。
　　
　　5.紅海鹽灘上的耐鹽細菌

　　
　　紅海鹽灘上的耐鹽細菌
　　
　　圖片展示的是在紅海附近鹽灘發現的細菌Haloquadratum walsbyi。這一地區含鹽度極高，能夠幸存下來可謂一個奇跡，難怪博客《Snail’s Tale》稱：“你和我以及其它所有地球生物都會萎縮成一袋沒有生命的干貨。”方形超扁平古細菌Haloquadratum walsbyi之所以能夠在這種惡劣條件下生存，是因為它們的表面體積比是所有地球生物中最高的，能夠有效阻止因所在地區含鹽度過高慢慢萎縮。

 
　6.地球上抗輻射能力最強的生物

　　
　　Halobacterium NRC-1細菌
　　
　　圖中展示的細菌Halobacterium NRC-1是地球上抗輻射能力最強的生物，能夠經受住1.8萬Gy(吸收劑量)輻射——10Gy輻射便可致人死亡。Halobacterium NRC-1抗輻射能力幾乎是耐輻射球菌的兩倍，后者最初是在1950年發現的，被視為輻照肉唯一的幸存者。與耐輻射球菌和Deinococcus peraridilitoris球菌一樣，Halobacterium NRC-1也擅長修復其自身的DNA。
　　
　　7.美國加州金礦毒液中的耐酸細菌

　　
　　Ferroplasma acidophilum細菌
　　
　　圖片展示的細菌Ferroplasma acidophilum能夠在酸性極高(pH值為零)的環境下生存，這種環境下的硫酸就像是礦泉水。據悉，這種細菌是在加利福尼亞州一個金礦的有毒流出物中發現的，能夠將鐵作為幾乎所有蛋白質的核心構件。
　　
　　8.南非礦井中自給自足的微生物

　　
　　南非礦井中自給自足的微生物
　　
　　Desulforudis audaxviator可能是一個真實的“自力更生”的微生物。相比之下，其它所有已知生物體均需要其它生物提供某些營養物質。Desulforudis audaxviator是在南非一個礦井發現的，礦井位于地下2英里處，完全與世隔絕。利用含鈾巖石產生的放射能作為能量，這種細菌能夠從周圍巖石和空氣中獲取所需的所有營養物質并完成新陳代謝過程。它們是世界上已知的唯一一個單種群生態系統。
　　
　　在某些情況下，細菌經常被打上“擁有獨一無二耐受性”這一標簽，但這個標簽幾乎沒有什么粘性可言。過去一個月時間里，科學家并未發現用于確定一項新微生物基準的帶有新特征的物種。實際上，傳統的物種概念已經失效。研究發現，細菌和古細菌之間會交換基因，而且并沒有繁殖的需要。形象地說，就像兩個人在街上相遇，彼此交換隨身攜帶的物品。這種可互換性顯然是在嘲笑過時的基于動物的物種概念，一些微生物學家自然希望拋棄這一概念。
　　
　　在談及內臟細菌大腸桿菌時，生物學先鋒琳恩·馬古利斯(Lynn Margulis)曾表示：“如果將一個特殊的質粒植入大腸桿菌，大腸桿菌便會突然間變成克雷伯氏桿菌。你不僅改變了種，同時也改變了類，就像將一個人變成黑猩猩。將一只黑猩猩裝進冰箱，等到第二天早上放他出來的時候，他卻變成了一個人，這種事情顯然超乎我們想象。”
　　
　　我們真的很難想像，人們可能會對微生物乃一個遍布地球的“ur-生物體”(假定的第一個生命種群)這一想法習以為常。以上8幅圖片展現的是地球上一些生命體令人生畏的適應性。
　　
　　印度科學家在地球同溫層頂部發現3種新微生物細菌，它們并不存在于地面上，具有抵御強烈紫外線輻射的能力。

　　
　　一種新微生物細菌被命名為“霍伊爾降解菌”(Janibacter hoylei)，是以受人尊敬的天體物理學家佛雷德·霍伊爾(Fred Hoyle)命名，它的簡稱為“PVAS-1”；第二種微生物細菌被命名為“伊斯隆恩西斯桿菌”(Bacillus isronensis)，這個命名代表對印度航天研究組織(ISRO)進行的此次氣球實驗取得成功的認可，它的簡稱為“B3 W22”；第三種微生物細菌被命名為“阿耶波多桿菌”(Bacillus aryabhata)，是以印度著名古代天文學家阿耶波多(Aryabhata)命名，據悉，印度第一顆人造衛星也取名為“阿耶波多”。
　　
　　這項實驗是由813萬立方米大小的氣球攜帶459公斤的科學實驗載荷，該科學實驗載荷浸泡在38公斤的液態氖中。在塔塔基礎研究所(TIFR)的操作下，這個氣球從印度海得拉巴市的國家氣球中心起飛。科學實驗載荷中包含著16個殺菌不銹鋼圓筒冷凍取樣器。
　　
　　在氣球的飛行過程中，取樣器浸泡在液態氖中形成一種低溫泵效應，這些圓筒取樣器在20-41千米的不同高空位置收集空氣樣本，然后該氣球降落在地面上，海得拉巴市細胞和分子生物學研究中心的科學家對所采集的樣本進行分析，印度普納市細胞科學國家中心(NCCS)進行獨立性檢查，以確保實驗室的程序操作和解釋說明的同質性。
　　
　　科學家在樣本中總共發現12種細菌和6種真菌，其中8種微生物是基于16S RNA基因序列，與地面上的已知微生物種有98%的相似性。但其中有3種細菌是新物種，它們比鄰近的物種具有非常高的抗紫外線能力。然而，在當前的研究中科學家并未確定這3種來自同溫層微生物的起源，在未來的研究中科學家將進一步探索揭示其起源之謎。

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