耐極端乾旱的藍細菌
剛剛過去的五一節,北京氣溫就達到了歷史同期最高 - 36℃,即使沒到夏季最高氣溫,這樣的溫度足以讓絕大多數人感到難以忍受。
在地球的另一些地方,生活著許多生物,它們能夠輕鬆忍受極端環境,比如能夠在130℃和-200℃溫度下、在pH值接近0和13.5的強酸和強鹼環境下、在鹽濃度達到30%下、在1100個大氣壓下、在地球重力40萬倍下生存。
這些生物叫做嗜極生物(Extremophile),或者嗜極端菌。與此相對的,在較為溫和的環境中生活的生物,可稱為中溫生物(Mesophile)。「極端」環境的定義是以人類為中心的,而對這些生物本身而言,這些環境卻是很普通的。
比如嗜熱生物:
最初於1960年代在美國黃石公園的熱泉中發現。此後,又發現了50種以上。一些超嗜熱生物需要至少90°C的高溫才能夠存活。2003年在太平洋海面以下2400多米的深海熱噴口附近發現的一株古細菌「菌株121」甚至能在和滅菌鍋相同的溫度,即121°C下,24個小時內,細胞數目加倍。
嗜熱菌使黃石國家公園的大稜鏡溫泉產生明亮的色彩
最近發現的一種耐旱細菌甚至能夠在完全沒有水的情況下生存。
科學家在智利阿塔卡馬沙漠採集的天然石膏礦樣品中發現無水石膏和藍細菌的濃度具有一致性,這引發了他們繼續研究的興趣。
阿塔卡馬沙漠的天然石膏礦
科學家在實驗室中創造了完全乾燥的環境,對藍細菌進行觀察。
結果發現藍細菌可以從巖石中提取結晶水,引發二水石膏(CaSO4·2H2O)到無水石膏(CaSO4)的相變。在自然環境下,獲得無水石膏需要將二水石膏在400°C下煅燒。
藍細菌通過排洩出有機酸在二水石膏晶體表面產生了一層薄的生物膜,膜使二水石膏溶解同時釋放出液態水,通過再沉澱生成新的無水石膏晶體。
實驗室中的石膏礦
研究表明微生物在極端乾旱的條件下從礦物中獲得了寶貴的水,這是一種了不起的生存策略,同時也告訴我們在許多極端的環境下 - 比如火星乾燥的表面 - 也具有生命存在的條件。