1965年夏日的一天,烈日炎炎、无风,窗外只有知了的聒噪声,让人不胜其烦。美国华盛顿大学的微生物学家托马斯·布洛克(Thomas Brock)和夫人路易斯·布洛克(Lois Brock)在结束休假之后,驱车返回自己的实验室,途经黄石国家公园时被眼前的美景所吸引。
迷人的风光和间歇泉的奇异喷射令二人驻足,忘却了一切烦恼……出于职业习惯,他们在漫步之际还采集了一些翡翠泉中的水样留作日后分析之用。几天后,布洛克先生在闲暇之余突发奇想:“这些采集自翡翠泉的样品中会不会有生命体存在?”于是,他便和同事展开了研究。
黄石公园的翡翠温泉
他们惊奇的发现,在取回的接近70℃,富含硫化物的强酸性(pH值为3)沸泉水样品中竟然存在着许许多多的微生物。布洛克研究小组向世人首次证实了极端微生物的存在,而且还是兼具嗜热和嗜酸特性的微生物,而正是这一次的偶然发现拉开了日后嗜热微生物和极端微生物研究的大幕。
此后,科学家们逐渐放大极端微生物的研究范围。在此过程中,极端微生物的定义也得以进一步完善,明确极端微生物是指以极端环境为最适生活环境的微生物的总称。
以往,人们想当然的认为任何已知生命的存在都是通过其对自然环境的不断适应而最终幸存下来的,故在一些极端环境中,如沙漠、深海海沟、极寒之地等不可能有生命的存在。然而,过去数十年中的一个又一个发现不断颠覆和修正着人们对自然界的认知。
英国肯特大学微生物学家艾伦·布尔(Alan Bull)探索了地球上最为干旱的沙漠——横跨智利北部的阿塔卡玛沙漠,在那里他发现了形态各异且能够耐受强紫外辐射和极度干旱环境的放线菌。
阿塔卡玛沙漠
2013年,南丹麦大学的罗尼·格拉德(Ronnie Glud,生态学家)研究团队证明在马里亚纳海沟底部挑战者深渊中存有微生物,而它们所处的环境是完全黑暗、极度寒冷和压力巨大的。他们的不少分析样品源于海平面11千米以下,微生物丰度(反映多样性的指标)达到了1000万/cm3,是海沟顶部淤泥样品微生物丰度的十倍。
马里亚纳海沟
2014年,英国诺森比亚大学的戴维·皮尔斯(David Pearce)对霍奇逊冰湖(Hodgson Ice Lake,位于南极洲)的水下沉积物进行了分析,发现了大量耐受极寒的微生物,而这些微生物的繁衍史甚至可以追溯到十万年前!
微生物的分布可谓是遍布全球,而作为其中的特殊群体,极端微生物的进化和生理机制,以及其特殊的功能和贡献日渐成为众多科研工作者关注的热点和焦点。越来越多的研究表明,极端微生物对人类而言起码可以在以下两个方面做出杰出贡献:
第一、作为自然界的特殊生命体,它们种类繁多的代谢物就是一个天然药材库。毫不夸张地说,极端微生物承担着发掘新型药物和治愈人类诸多疑难杂症的重任。
第二、某些极端微生物在高pH值(酸盐度)和高盐条件下可产氢气和1, 3-丙二醇,这就使得这些微生物具有很高的工业利用价值。因为,氢气是可以用于替代化石燃料的新型能源,而有机物1, 3-丙二醇则可作多种复合材料、粘合剂,以及层压材料和涂料合成的原料。
我国极端微生物研究起步较晚,仅有20多年的时间。但我国幅员辽阔,地质地貌特征复杂、多样,诸如云南腾冲地区的沸泉,内蒙古地区的盐湖,新疆塔克拉玛干沙漠等特殊环境的存在都为极端微生物研究工作的开展创造了有利条件。科研工作者们应当充分把握有利时机,奋起直追,力争早日在极端微生物研究领域赶超发达国家,不辜负大自然的厚赠。
拓展材料:核战一旦爆发,哪一物种最可能幸存?
被科学家们戏称为“超级柯南”的耐辐射球菌,最有可能成为幸存者。
人们发现耐辐射球菌对紫外线、电离辐射和过氧化氢等DNA损伤剂均呈极强抗性。
“超级柯南”
这些特质得益于其具有高效且准确的DNA修复系统。目前,人们在耐辐射球菌中已发现了三种DNA修复方式:核苷酸切除修复、碱基切除修复,以及重组修复。另外,已有科学家将其用于时间胶囊研发。他们发现如果在耐辐射球菌的DNA中留下某些信息,这些内容至少可以传递100代!鉴于菌种保藏的长时性,其“保质期”颇为可观。
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