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探寻极端环境下的生命耐力 动物世界

王朝动物·作者佚名  2006-12-30
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临床医生和牙医都利用121 ℃的高压蒸汽来灭菌消毒,因为在这么高的温度中所有的生物都会死掉。可是一些新发现的细菌却是例外,它们不仅在121 ℃中还生长良好,在130 ℃的高温中还能够生存。

这种细菌打破了以前发现的微生物的耐热记录,成为迄今已知微生物中的耐热“冠军”。不过这种耐高温的细菌只有在海底热泉中才找得到。

近20年来,科学家一直在寻找破记录的耐高温细菌,前一个记录保持者可以在110 ℃下生存,而且其呼吸作用是用硫而非氧,所以大部分科学家都把注意力放在硫细菌上。但是美国麻州大学的科学家却注意到,大部分的耐高热细菌在呼吸作用中会利用到铁,所以他们在太平洋的深海热泉中寻觅代谢铁的细菌。海洋学家们利用遥控操作的潜水艇,在太平洋海面以下2400多米深的胡安·德富卡海脊附近发现了这种微生物。它存在于含铁和硫等矿物的热泉水中。这些自海底喷涌而出的矿液呈黑色,能直立向上形成约3至4层楼房高的“黑烟囱”,因为压力的关系,最高温可达400 ℃。

当他们把热泉水放到含有氧化铁的试管中时,发现有一种古细菌能还原氧化铁并且在100 ℃时还能生长。当他们测试该细菌的耐热极限时,发现在加热至121℃时仍具有繁殖能力,24小时内数量可翻一番。不仅如此,它在130 ℃下存活两个小时后,再重新置于103 ℃的环境下仍能继续生长。与之相比,前世界耐热“冠军”、1997年发现的一种最多可承受113 ℃温度的微生物,在121 ℃高压灭菌器中过了一个小时就热死了。

该古细菌被命名为“菌株121”。这是一种太古生物。太古生物是细菌以及包括人在内的真核生物之外的第三种生命形式,通常可在极热、极冷、高盐、强酸、强碱或压强极大的极端环境下生存。而且“菌株121”不是用氧,而是用铁来进行能量转换,这是以前不为人知的一种崭新的生物“呼吸”方式。科学家猜测,因为地球在形成后还经历颇长的一段时间才冷却,在早期较高温度环境下产生的第一批生命,或许正是通过这种方式进行新陈代谢的。

这项研究开启了对耐高温和其他超常细菌如耐寒、耐酸生物的搜寻。地质化学家表示,生物可能延伸它们的领域到更深远的空间,而地球上的生物圈可能比我们想像的还要广大,甚至生命的可能性还扩充到外星球上。也因此,科学家们始终在不断探寻在极端环境下生存的生命。

比如在南极,即使在气温达到摄氏零下六七十度,没有任何有机物质的内陆,每半升雪中仍能找到一个细菌。

科学家们认为,南极大陆的孤立状态,比那里的恶劣气候更加有效地抵制了细菌的传播,但是,通过大气对流、海洋环流以及生物迁徙等途径,有些细菌仍然传播到了南极大陆。而沿岸地区有一些细菌,特别是某些病菌,则是由人类带过去的。因为许多细菌和病毒都是从外面带进去的,一旦适应了那里的气候,就会大量地繁殖起来,从而给那里的生物造成威胁。

南极地区缺少温暖,缺少水分,缺少肥料,缺少土壤,也就是说,几乎缺少植物生长所必需的一切,惟一不缺少的只有阳光。在这样奇特的条件之下,南极地区生长得最成功的是最原始的植物,如藻类、地衣和苔藓之类。生长在南极的藻类有350多种,只要提供地点让它生长,即使环境艰苦,条件很差,这种微小植物照样也能大量生长,很快散开,给南极那些单调的淡褐色土地铺上一层鲜艳的色彩。

地衣具有极为顽强的生命力。一块在大英博物馆里陈列了15年的地衣标本,偶然沾了一点水分之后,居然又生长了起来!而在实验室里,生物学家们惊奇地发现,即使在摄氏零下198度超低温的条件下,南极地衣也能够照样生存。因此,地衣恐怕也是地球上最为耐寒的植物。而地衣长寿的诀窍则是生长极其缓慢。据观察,地衣在一年当中,也许只有一天的活跃生长期。因此,科学家们认为,南极那些直径已经长到13厘米的地衣,可能是非常古老的生物。而在离南极点只有483公里的一些山峰上,人们发现了生长得很好的地衣,就是说,地衣也是地球上生长得最靠南的植物。

在极寒的南极,昆虫品种虽少,但每种的数量却多得惊人,主要是扁虱、小虫和螨类。这些小昆虫虽然微不足道,但却都有着非凡的耐寒能力,一年之中有300多天都是处于冬眠状态,且身体是处在冰冻之中,只有两个月左右的时间可以解冻。但一旦苏醒过来,它们便紧张地开始社交活动,以便能繁衍生息,世代相传。

 
 
 
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