嗜冷微生命

當你站在冰天雪地的極地荒原，站在白雪皚皚的喜馬拉雅之顛，當你置身于亙古不化的冰川雪嶺，涌上你心頭的一定是天地唯我的無限孤寂，作為一個生命個體，你一定也感受到生命的渺小，但是我要告訴你，你并不孤獨，生命也是那么偉大，在你立足的雪地里有無數(shù)微小的生命在歡快地生活著，它們用它們的存在展示著生命的奇美，它們就是鮮為人知的嗜冷微生物。

“嗜”，特別喜歡的意思。顧名思義，寒冷才是這些生命的最愛，只有寒冷才能讓它們盡現(xiàn)生命的活力，只有在寒冷中它們才能幸福地生兒育女，相反它們從風和日麗中享受不到半點歡樂，那只會讓它們覺得痛苦甚至死去，這也是它們和另一類“耐冷”微生物的區(qū)別，這些能“耐”冷的微生物看似能夠在寒冷中撐住，但卻備感煎熬，因為它們的樂土還是在那些溫暖和煦的地方。

今天，在世界各地的寒冷之處，如極地永凍土、冰川、大洋深處甚至南極千米冰層下都發(fā)現(xiàn)了嗜冷微生物的蹤跡，這些生命感覺最舒適的溫度都在15℃之下，它們最低的生長繁殖溫度往往低于0℃，當溫度超過20℃，這正是大多數(shù)生命備感愜意的時候，它們卻很可能感到太熱而一命嗚呼，在迄今所發(fā)現(xiàn)的所有嗜冷微生物中，最嗜冷的細菌在－12℃(即零下12攝氏度)，最嗜冷的真菌在－34℃依然能夠生長繁殖。在更低的溫度下(比如說干冰造成的－70℃和液態(tài)氮造成的－196℃)，許多嗜冷微生物也并不會被凍死，而是進入休眠狀態(tài)。目前發(fā)現(xiàn)的嗜冷微生物類群也十分眾多，幾乎涵蓋了微生物家族的所有成員一一細菌、真菌以及藻類應(yīng)有盡有，看來酷寒并不是阻擋生命在大自然遍地開花的絆腳石。

嗜冷生物在冰天雪地里生活的景象或許還并不足以令你驚奇，因為畢竟在寒冷中嬉戲如常的生命并不鮮見，憨態(tài)可掬的企鵝和北極熊肯定已在你心中留下了深刻的印象，即使穿著厚厚棉衣的人類也能在酷寒中徜徉，但要明白的是，嗜冷微生物并沒有這些生命賴以抵御寒冷的皮毛或衣服，它們的細胞(身體)是直接暴露在刺骨之寒中的，那它們是靠什么來適應(yīng)嚴寒的呢?這恐怕不由得讓你疑惑和驚奇。聰明的它們采取了很多策略來應(yīng)對酷寒的挑戰(zhàn)，比如說嗜冷微生物改變了細胞膜上的脂類物質(zhì)的類型，用熔點較低的不飽和脂肪酸代替了高熔點的飽和脂肪酸，這樣在低溫下細胞膜不至于被凍結(jié)而能夠保持正常的流動性，這對于保障細胞同外界正常的物質(zhì)交換至關(guān)重要；嗜冷微生物還會產(chǎn)生一些嗜冷酶(酶是生物體內(nèi)生化反應(yīng)的催化劑，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì))來保障生長繁殖的正常進行，與普通微生物分泌的常溫酶相比，嗜冷酶由于在氨基酸組成上發(fā)生了一些微妙的變化因而更具柔性和伸展性，這樣只需要較少的能量它們就能發(fā)生構(gòu)象的變化(酶要催化一種化學(xué)反應(yīng)必須發(fā)生構(gòu)象變化)，因此嗜冷酶在低溫下能夠保持較高的催化活性……雖然現(xiàn)在科學(xué)家對嗜冷微生物了解越來越多，但它們還是留給了人類很多謎團，比如低溫下嗜冷微生物體內(nèi)會產(chǎn)生一些稱為冷適應(yīng)蛋白的特殊蛋白質(zhì)，它們在嗜冷之謎中具體扮演什么角色還不得而知。盡管如此，科學(xué)家理解到的此類微生物的嗜冷機理已足以使人類嘆為觀止，一個普通細胞中僅僅一個簡單的現(xiàn)象竟涉及那么多復(fù)雜精巧的機制，若要窮盡細胞內(nèi)的所有秘密，那真的是無法想像，難怪一些科學(xué)家慨嘆：一棵小草的生長并不亞于星系運行的壯觀，螞蟻、沙粒和人一樣完美，大自然的確是無上的智者和設(shè)計師。

大自然不會毫無目的地設(shè)計一個生命，既然嗜冷微生物生存在這個世間，就會在這個世間發(fā)揮作為生命一分子的作用，地球生態(tài)系統(tǒng)中廣泛存在著低溫區(qū)域，南極生態(tài)系統(tǒng)就是個典型例子，嗜冷微生物在這些地區(qū)發(fā)揮著溫暖地區(qū)微生物一樣的作用一一推動物質(zhì)循環(huán)，維持生態(tài)穩(wěn)定，沒有它們，像企鵝和北極熊這些在低溫地區(qū)生活的高級生物是不可能存在的。嗜冷微生物對人類的潛在用途也越來越受到人類的注意，比如它們現(xiàn)在被人們用來修復(fù)低溫地區(qū)被石油等物質(zhì)污染的地區(qū)，這些微生物可以迅速地降解污染物，嗜冷微生物還含有豐富的不飽和脂肪酸，這可是一種對人類極有營養(yǎng)價值的東西：嗜冷微生物分泌的嗜冷酶在食品加工業(yè)中也有巨大的應(yīng)用潛力，一個簡單的例子就是它在牛奶加工中的作用，許多人喝未經(jīng)特殊加工的牛奶容易發(fā)生腹瀉，這是由于這些人腸道中沒有分解牛奶中乳糖的酶因而不能消化乳糖，現(xiàn)在牛奶加工中常用一種常溫酵母菌分泌的酶來分解乳糖，雖然該工藝過程被控制在盡可能短的時間內(nèi)完成，但由于它是在常溫下進行，仍然不能避免牛奶被一些細菌污染的可能，如果用嗜冷酶替代這些酵母來源的酶，這種風險就不復(fù)存在了。

嗜冷微生物最深遠的意義恐怕還不止在于它們的使用價值，多少年來，人類一直在思索，我們是否孤獨，地球外的茫茫宇宙中是否還存在生命，人類也不斷地對宇宙空間進行探索，當一個個類似地球遠古環(huán)境的星球出現(xiàn)在人類的視野中時，人類何等地欣喜若狂，其實，嗜冷微生物等一系列在極端條件下發(fā)現(xiàn)的生命已經(jīng)昭示著我們這條思路的錯誤，大自然的深邃超越想像，生命或許根本不像人類一廂情愿想的那樣需要什么特殊條件，也許在人類目光掠過的許多陰冷可怕的地方，無數(shù)的生命正嘲笑著人類的淺薄!