相關(guān)微生物：水生棲熱菌、假單胞菌、氧化硫硫桿菌、奇異球菌等

這些微生物簡直是隱居禁區(qū)的“超能戰(zhàn)士”！

在陸地和江河湖海中有微生物生存可能不足為奇，但是，在一些被認為“生命的禁區(qū)”中發(fā)現(xiàn)微生物的身影，可能會讓你為生命的頑強而贊嘆！它們的發(fā)現(xiàn)使“生命的極限”難以界定。這些微生物有著能夠適應(yīng)極端環(huán)境的“法寶”，有著與一般生命所不同的生理生化和遺傳特性。隨著科學技術(shù)的不斷進步，越來越多的極端微生物會被發(fā)現(xiàn)，它們所具有的神奇機能正服務(wù)于人類生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，成為經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的助力器。

高溫環(huán)境中的微生物

一提到熱泉、火山口、深海熱液口，就會想到生命難以忍受的高溫，低則五六十攝氏度，高則二三百攝氏度。即使在這樣的高溫環(huán)境中，竟然也有生命，真是令人驚嘆不已。在美國黃石國家公園的熱泉中就生活著這樣一類嗜熱的微生物，第一個被分離出的是水生棲熱菌，這掀起了嗜熱微生物研究的熱潮。越來越多的嗜熱微生物被分離，如酸熱硫化葉菌，這種奇特的細菌必須在較高的溫度下才能良好地生長；在一些熱泉、海底火山口、熱液區(qū)等區(qū)域也陸續(xù)發(fā)現(xiàn)多種嗜熱的微生物，有海棲熱袍菌，煙棲火葉菌、嗜火產(chǎn)液菌、甲烷嗜高熱菌……甚至在太平洋底部250℃～300℃的高溫熱液區(qū)也有微生物的“足跡”。這些不同尋常的微生物多屬于古菌，它們以其獨特的細胞結(jié)構(gòu)或細胞組分來適應(yīng)高溫的環(huán)境。

美國黃石公園中生活著嗜熱微生物

隨著科學研究的不斷深入，從這些嗜熱微生物中分離到的嗜熱酶，如蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等多種酶類，能夠在高溫條件下發(fā)揮良好的酶催化作用，促進了發(fā)酵和化工工業(yè)的發(fā)展，并且，開始應(yīng)用于環(huán)境保護領(lǐng)域，進行廢棄物和污水凈化，也具有顯著效果，具有良好的應(yīng)用前景。目前，在分子生物學研究中廣泛使用的Taq DNA聚合酶就是從嗜熱的水生棲熱菌中分離的，成為生物學和醫(yī)學研究的“得力助手”。

低溫環(huán)境中的微生物

極地、高山、冰川、深?！犞蜁欣滹`颼的感覺，甚至不禁打個寒戰(zhàn)，它們應(yīng)該是地球上最冷的自然環(huán)境了，即使是在這樣的條件下都有固定的“居民”—嗜冷微生物的存在，真是生命的奇跡！迄今為止，我國已從這些低溫環(huán)境中分離并收集了數(shù)千種嗜冷/耐冷的細菌、真菌或放線菌，它們是低溫環(huán)境下物質(zhì)循環(huán)的主導者。隨著極地科考事業(yè)的發(fā)展，極地微生物的研究已受到世界各國的重視。包括我國在內(nèi)的許多國家都建有極地微生物菌種資源中心，以加強低溫微生物資源的開發(fā)和利用的研究。目前，從嗜冷/耐冷微生物中提取的蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等低溫活性物質(zhì)，在食品加工過程已大顯身手，在環(huán)境保護、醫(yī)藥開發(fā)等方面也具有良好的應(yīng)用前景。相信在不久的將來，低溫環(huán)境微生物資源必將成為人類的好幫手。

寒冷的極地也有微生物“居民”

由于低溫環(huán)境能夠抑制絕大多數(shù)中溫微生物的生長，所以在食品生產(chǎn)和日常生活中常采用低溫環(huán)境進行食品保鮮。但是，也應(yīng)注意到，低溫環(huán)境微生物不同尋常的生長特性又是冰窖、冷庫、冰箱等冷藏環(huán)境導致食品腐敗的原因，是冷藏冷凍食品質(zhì)量安全的隱患。有報道稱，家庭冰箱中有多種微生物，常見的細菌有假單胞菌（特別是熒光假單胞菌）、芽孢桿菌、葡萄球菌、李斯特菌（特別是單核細胞增生李斯特菌）、假絲酵母菌等，常見的真菌有曲霉菌、青霉菌、枝孢菌等，它們是引起冰箱儲存食物腐敗變質(zhì)的主要原因。尤其要注意的是冰箱中的葡萄球菌、單核細胞增生李斯特菌等致病菌，它們可能引起食物中毒，需要引起高度重視。所以，食品冷藏冷凍環(huán)境需經(jīng)常除菌，食品保存時間也不宜過長，應(yīng)盡快食用，最好加熱后食用。

極端酸性環(huán)境中的微生物

酸性礦水中有“暢游”的微生物

在能夠瞬間將你的皮膚、衣服腐蝕的酸液中，你相信有微生物在那里自由自在地“暢游”嗎？當然有，它們是酸性環(huán)境中硫元素物質(zhì)循環(huán)的驅(qū)動者，具有強大的產(chǎn)酸（硫酸）和抗酸能力。自然界的酸性環(huán)境主要有硫化礦的酸性礦水以及含硫的溫泉、火山口等，在其中“暢游”的微生物有多種，如氧化硫硫桿菌、酸熱硫化葉菌、氧化亞鐵硫桿菌等。這些嗜酸微生物的發(fā)現(xiàn)促進了金屬浸提技術(shù)的發(fā)展，利用嗜酸微生物的生物冶金技術(shù)已經(jīng)非常成熟，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。另外，嗜酸微生物在生物脫硫、重金屬污染治理等方面也逐漸顯示出其強大的威力。

極端堿性環(huán)境中的微生物

極端堿性環(huán)境是和極端酸性環(huán)境相反的又一個強腐蝕性環(huán)境。世界著名的極端堿性環(huán)境主要是極端堿性湖，如中國的青海湖（pH為9左右）、肯尼亞的馬加迪湖（Magadi，pH達10以上）、土耳其的凡湖（Van Golu，pH為9.8左右）、坦桑尼亞的納特龍湖（Lake Natron，pH為9～10.5）、埃及的Wady natrun湖（pH達10以上）……即使如此嚴酷的環(huán)境，依然有不屈不撓的生命存在。

極端堿性湖—納特龍湖

從嗜堿的糞鏈球菌發(fā)現(xiàn)以來，陸續(xù)有芽孢桿菌、黃桿菌、微球菌、假單胞菌等屬的一些嗜堿微生物以及一些嗜堿古菌等不斷問世。目前對于這些嗜堿微生物資源的利用主要是它們所分泌的堿性酶，如蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、果膠酶等，已經(jīng)廣泛用于洗滌劑工業(yè)，而且在造紙、制革、紡織等堿性生產(chǎn)行業(yè)以及堿性廢水處理等方面也具有良好的應(yīng)用前景。嗜堿微生物資源是人類的寶貴財富。

高鹽環(huán)境中的微生物

鹽度高達300的死海中有嗜鹽微生物

眾所周知，海水很咸，大洋水的鹽度平均為35，近岸海水因受陸地徑流的影響，鹽度往往稍低，如果鹽度高達海水鹽度的8～10倍或鹽飽和狀態(tài)的水體是多咸呢？世界著名的死海就是這樣的高鹽水體，鹽度高達300左右，魚蝦等均不能生存。美國大鹽湖鹽度為150～288之間，中國的察爾汗鹽湖高達鹽飽和，艾丁湖鹽度也可達200以上，除了鹽湖以外，還有鹽礦區(qū)、曬鹽場/池、鹽漬食品等，在這樣極端的高鹽高滲環(huán)境中能有生命嗎？當然，仍然有些不畏高鹽高滲的微小生命在這樣的環(huán)境中活得“不亦樂乎”，常見的有鹽桿菌屬、鹽球菌屬、嗜鹽堿桿菌屬、嗜鹽堿球菌屬、鹽深紅菌屬、富鹽菌屬、鹽盒菌屬，研究比較深入的有鹽生鹽桿菌、紅皮鹽桿菌、地中海嗜鹽桿菌等。

嗜鹽菌細胞膜上視紫紅質(zhì)的光學特性，在生物電子產(chǎn)業(yè)將有誘人的應(yīng)用前景。隨著嗜鹽酶或嗜鹽活性物質(zhì)的開發(fā)，也必將使嗜鹽微生物在環(huán)境保護、發(fā)酵生產(chǎn)、醫(yī)學等領(lǐng)域大顯身手。不過要注意，這些嗜鹽菌也是鹽腌制食品（如咸菜、咸魚、咸肉等）、醬油、醬等腐敗變質(zhì)的根本原因，也會引起食物中毒，“咸的食品不會壞”的錯誤觀念需要盡快轉(zhuǎn)變了。

強輻射環(huán)境中的微生物

輻射警告標志

輻射在環(huán)境中無處不在。日常生活中常見的手機、電視、電腦等電器的小劑量輻射，對人體健康沒有太大的影響；醫(yī)院放射科用于疾病輔助診斷的各種設(shè)備，如X線攝影系統(tǒng)、CT、核磁共振、血管造影系統(tǒng)等，輻射劑量稍高。眾所周知，除了必要的疾病檢查外，要避免短期內(nèi)連續(xù)、多次的放射檢查，以免受到不必要的輻射損傷。更不用說一些更高強度的輻射，如當今食品行業(yè)廣泛使用的輻照殺菌技術(shù)，就是采用高劑量的輻射（高達25000 Gy）來殺滅食品中的微生物，延長食品的保質(zhì)期。這樣高的輻射劑量，已經(jīng)遠遠超出人類所能忍受的范圍。當人接受超過6 Gy的輻射，就可能會有生命危險。真是難以想象，在這樣嚴峻的條件下，竟然有一類細菌能夠置之不顧地正常生存，那就是奇異球菌屬，它們依賴自己超乎尋常的修復損傷能力與環(huán)境抗爭，同時也是造成輻照殺菌食品腐敗的主要原因。隨著越來越多的耐輻射微生物資源從各種輻射環(huán)境或放射性污染環(huán)境中被發(fā)現(xiàn)，以及耐輻射機制研究的深入，耐輻射微生物有望在醫(yī)學及環(huán)境保護領(lǐng)域創(chuàng)造奇跡。

高毒性環(huán)境中的微生物

如果你覺得高熱、極冷、強酸、強堿、高鹽、強輻射環(huán)境還不算極端的話，那么高生物毒性環(huán)境怎么樣？

美國科學家于2010年在加利福尼亞莫諾湖中發(fā)現(xiàn)了一種鹽單胞菌GFAJ-1。莫諾湖的劇毒砷濃度高達正常濃度的3000倍，足以殺死常見的地球生命，這種GFAJ-1細菌就像其他極端環(huán)境中的微生物一樣，具有應(yīng)對極端環(huán)境條件的奇特本領(lǐng)。研究人員發(fā)現(xiàn)，這種奇異的細菌含有一種功能特異的蛋白質(zhì)，能夠阻礙劇毒砷進入細胞，從而保障了細胞內(nèi)正常的生命活動，真是技高一籌呀！莫諾湖除了高砷毒性外，鹽度也高達海水的2～3倍，pH值高達10左右，即使這么苛刻的環(huán)境中都有微生物的蹤跡，地球上還會有無生命的“凈土”嗎？

“劇毒”的莫諾湖中生活著鹽單胞菌GFAJ-1