極端條件下的生命

　　北京時間6月25日消息 據(jù)美國《連線》雜志報道，曾經(jīng)何時，科學(xué)家經(jīng)常在一些被打上“不可能”標(biāo)簽的地區(qū)發(fā)現(xiàn)生命存在。但這扇發(fā)現(xiàn)之門已經(jīng)很久沒有被打開過，其中的原因并不在于發(fā)現(xiàn)速度趨于緩慢。如果非要給出一個理由的話，那只能是科學(xué)家此前的發(fā)現(xiàn)步伐太快，以致沒有新發(fā)現(xiàn)浮出水面。時至今日，科學(xué)家已經(jīng)可以確定一點，地球上幾乎任何一個地區(qū)都有生命存在。
　　
　　經(jīng)過長達30億年的進化，生命的觸角已經(jīng)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(huán)境是細菌和微生物無法承受的。
　　
　　下面這8幅圖片展現(xiàn)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(xué)家最初認為，古細菌復(fù)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(xiàn)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(chǔ)結(jié)構(gòu)。只有構(gòu)成動植物和真菌的真核細胞才擁有這種結(jié)構(gòu)。
　　
　　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(cè)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(fā)現(xiàn)的，它是迄今為止發(fā)現(xiàn)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(fā)表于《國際系統(tǒng)與進化微生物學(xué)雜志》的一篇研究論文中，賓夕法尼亞州大學(xué)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(xué)研究小組報告了另一種在冰川發(fā)現(xiàn)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�；鹕娇谌棠透邷氐募毦�

　　
　　Pyrodictium abyssi細菌
　　
　　圖片展示的是1979年在深�；鹕娇诟缓瑺I養(yǎng)物質(zhì)的邊緣發(fā)現(xiàn)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(jīng)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(guī)則的盤子，它們在中空管狀結(jié)構(gòu)“套管”—— 結(jié)構(gòu)上具有極強的抗熱能力——中積聚。
　　
　　4. 沙漠中發(fā)現(xiàn)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(jì)錄大全》。Deinococcus peraridilitoris球菌于2003年在阿塔卡馬沙漠的土壤中被發(fā)現(xiàn)。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(wù)模擬。據(jù)悉，這種球菌能夠經(jīng)受住寒冷、真空、干旱和輻射考驗。其強大生存能力的關(guān)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(fù)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(fā)現(xiàn)的細菌Haloquadratum walsbyi。這一地區(qū)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(qū)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(jīng)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(fā)現(xiàn)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(fù)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(huán)境下生存，這種環(huán)境下的硫酸就像是礦泉水。據(jù)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(fā)現(xiàn)的，能夠?qū)㈣F作為幾乎所有蛋白質(zhì)的核心構(gòu)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(yǎng)物質(zhì)。Desulforudis audaxviator是在南非一個礦井發(fā)現(xiàn)的，礦井位于地下2英里處，完全與世隔絕。利用含鈾巖石產(chǎn)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(yǎng)物質(zhì)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(tài)系統(tǒng)。
　　
　　在某些情況下，細菌經(jīng)常被打上“擁有獨一無二耐受性”這一標(biāo)簽，但這個標(biāo)簽幾乎沒有什么粘性可言。過去一個月時間里，科學(xué)家并未發(fā)現(xiàn)用于確定一項新微生物基準(zhǔn)的帶有新特征的物種。實際上，傳統(tǒng)的物種概念已經(jīng)失效。研究發(fā)現(xiàn)，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(xué)家自然希望拋棄這一概念。
　　
　　在談及內(nèi)臟細菌大腸桿菌時，生物學(xué)先鋒琳恩·馬古利斯(Lynn Margulis)曾表示：“如果將一個特殊的質(zhì)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(xí)以為常。以上8幅圖片展現(xiàn)的是地球上一些生命體令人生畏的適應(yīng)性。
　　
　　印度科學(xué)家在地球同溫層頂部發(fā)現(xiàn)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(xué)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?qū)嶒炄〉贸晒Φ恼J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(xué)家阿耶波多(Aryabhata)命名，據(jù)悉，印度第一顆人造衛(wèi)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(xué)實驗載荷，該科學(xué)實驗載荷浸泡在38公斤的液態(tài)氖中。在塔塔基礎(chǔ)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(xué)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(tài)氖中形成一種低溫泵效應(yīng)，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(xué)研究中心的科學(xué)家對所采集的樣本進行分析，印度普納市細胞科學(xué)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(zhì)性。
　　
　　科學(xué)家在樣本中總共發(fā)現(xiàn)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(dāng)前的研究中科學(xué)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(xué)家將進一步探索揭示其起源之謎。

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