愛(ài)熱的菌

傳說(shuō)中一只神鳥(niǎo)在火焰中自焚，然后從灰燼中重生，化身鳳凰。古人為什么會(huì)構(gòu)想出鳳凰這樣不懼烈火焚燒的神奇生物？要知道，在自然界里，可沒(méi)有什么生物能承受得住烈火的考驗(yàn)。火焰之所以致命，是因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致生物體迅速脫水，并在高溫下破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，而蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的基石。即便是最“冷”的火焰，其溫度也將近500℃。不過(guò)，如果是在稍低的溫度環(huán)境中，還是有生物能堅(jiān)持好一會(huì)兒的。

菌株121

目前耐熱能力最強(qiáng)的生物之一是一種名為菌株121的古菌。在通常用于滅菌的高壓釜中，水溫可達(dá)121℃，足以殺死絕大多數(shù)微生物及其芽孢。然而，菌株121卻在這樣的高溫環(huán)境中安然無(wú)恙，甚至在24 小時(shí)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了數(shù)量的翻倍。這意味著，即使在高溫下，這種生物依然能夠正常生長(zhǎng)和繁殖，其耐熱能力遠(yuǎn)超水熊蟲(chóng)（擅耐各種極端環(huán)境的水熊蟲(chóng)只能在83℃的高溫下生存1小時(shí)）。

菌株121發(fā)現(xiàn)于2003年。當(dāng)時(shí)一群海洋學(xué)家在大洋底部的“黑煙囪”——海底熱液噴口處發(fā)現(xiàn)了它們的蹤跡，這些古菌生活在富含硫和鐵的熱液中。實(shí)際上，類(lèi)似菌株121這樣的嗜熱生物并非孤例，曾經(jīng)被譽(yù)為“嗜熱冠軍”的延胡索酸火葉菌同樣生活在大西洋的熱液噴口中，能夠在113℃的高溫下繁衍生息。這類(lèi)生物被統(tǒng)稱(chēng)為“超嗜熱生物”。

為什么不怕熱

超嗜熱生物最初于1960年在美國(guó)懷俄明州黃石公園的熱泉中被發(fā)現(xiàn)。此后，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了50種以上超嗜熱生物。多數(shù)超嗜熱生物屬于古菌，少數(shù)屬于細(xì)菌（包括一些藍(lán)藻）。

古菌作為嗜熱生物的代表，很可能起源于地球更為年輕、炎熱和惡劣的時(shí)代。這種特殊的進(jìn)化背景使得古菌反而難以適應(yīng)如今的常溫環(huán)境，甚至需要在高溫條件下才能正常生長(zhǎng)。許多古菌不僅能承受高溫，還能在更高的溫度下茁壯成長(zhǎng)。

菌株121（紅色圓圈）是一種生活于太平洋熱液噴口的超嗜熱生物

能耐熱的古菌廣泛分布在溫泉中、堆肥中、地?zé)釁^(qū)的土壤中、陸地火山周?chē)⒑５谆鹕街車(chē)鹊亍?/p>

超嗜熱生物的蛋白質(zhì)具有很強(qiáng)的熱穩(wěn)定性。此外，一些超嗜熱生物可以制造胞內(nèi)溶質(zhì)（如磷酸二肌醇酯、磷酸二甘油酯、甘露糖基甘油酸等），幫助蛋白質(zhì)抵抗熱降解。

很多超嗜熱生物也可以抵抗其他極端環(huán)境，如高酸度或高輻射強(qiáng)度。

“勇者”輩出

納古菌是一種體積微小的寄生菌，與低嗜熱古菌——燃球菌共生。它們共同在70 ～ 98℃的溫泉和海底熱泉中繁衍生息。

甲烷嗜高熱菌是一類(lèi)產(chǎn)甲烷的超嗜熱菌，其細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)獨(dú)特，至今未在其他生物體中找到相似之處。特別是坎德勒甲烷菌這一物種，創(chuàng)下了在122℃高溫下生長(zhǎng)的紀(jì)錄。在深海環(huán)境中，只有在處于高壓環(huán)境中的海底熱泉沸騰時(shí)，海水才能達(dá)到如此高的溫度。

盡管目前還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)能在122～150℃范圍內(nèi)正常生存繁衍的生物，但它們的存在還是很有可能的（菌株121 在130℃下仍能存活兩個(gè)小時(shí)，并且在被換進(jìn)103℃的新鮮培養(yǎng)基中后，還能恢復(fù)繁殖能力）。

理論上，在150℃或更高溫度下正常存活的生物不存在，因?yàn)镈NA和其他對(duì)生命活動(dòng)很重要的分子在此溫度下會(huì)分解。

超嗜熱生物不僅宣示了生命不可思議的適應(yīng)力，還在各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)光發(fā)熱：它們能提取出礦石中難以利用的金屬，脫去石油和煤炭中污染性強(qiáng)的硫元素。食品工業(yè)也不例外，耐高溫α- 淀粉酶是一種從超嗜熱微生物中發(fā)現(xiàn)的酶，它在100℃下還能達(dá)到最高催化效率的60%，啤酒、白糖、味精等食品的生產(chǎn)都需要這種酶。可以說(shuō)，我們今天的生活，再怎么說(shuō)也有這些小家伙的一份力。