Nature:把火山口、鹽湖的「極端微生物」帶到人間要做好3項準備

2020-12-03 關注未來世界

地球上有許多地方的自然環境非常惡劣,人類在那裡根本無法生存,即便是多待一分鐘都有生命危險。比如,又幹又冷的高海拔沙漠、又熱又有毒的火山熱泉。然而,在這些惡劣的環境裡,生活著很多生命力極其頑強的微生物,它們被稱為「極端微生物」。它們當中有些能生活在快要沸騰的熱水裡,有些能生活在快要凍結的冰水裡,有些能生活在令人窒息的高壓條件,有些能耐鹽、耐酸、耐鹼、耐重金屬、耐放射性。

在最近10年裡,有關極端微生物的科學論文數量翻了一番。這些神奇的生物讓科學家非常著迷,他們為了尋找新的物種,不惜深入地球上最極端的地帶。比如,衣索比亞達納吉爾凹地(Danakil Depression)的有毒熱泉——水面上泛著嫋嫋的蒸汽,水裡含有大量的重金屬、酸、鹽;還有土庫曼斯坦的天然氣火山口,那裡的天然氣資源非常豐富,天然氣不斷地從土壤的縫隙滲出來,地面常年燃燒著熊熊的火焰,是著名的「地獄之門」。

科學家最感興趣的是,這些微生物為什麼能生活在極端的環境,它們在外星能不能生存?極端微生物的基因是不是有什麼特別之處?這些基因如果能「嫁接」到一些普通微生物身上,能不能為人類造福?比如,現在的酸奶都是冷冰冰的,酸奶不能長時間加熱否則微生物會全死掉,如果能把火山微生物跟普通微生物融合,是不是以後就能喝上熱酸奶了?

然而科學家把微生物從極端環境帶回實驗室之後發現,每種生物都有自己的規律,極端微生物也不例外,它們來到普通的環境裡,反而不太容易生存。科學家表示,有些微生物在實驗室裡很好養活,比如來自南美洲智利的高海拔沙漠巖石上的嗜鹽微生物,只要給它們吃鹽就行了;而另一些則很難養活,比如一種喜歡高溫、厭氧環境的微生物,科學家只能把它們養在一個95攝氏度的高溫培養箱裡

科學家不僅要把微生物養活,還要觀察它們的行為,但是普通的顯微鏡根本無法勝任。比如把嗜熱微生物放在普通的顯微鏡下,它很快就會冬眠,變得一動不動,根本沒法觀察。所以必須一邊加熱保溫,一邊觀察。

科學家還想給微生物「動手術」,然而,能在極端環境下生活的微生物到了實驗室裡都很不好對付,要研究它們起碼要做好3項準備科學家想提取極端微生物的DNA,看看它們有什麼過人之處,然而不像普通微生物那麼容易對付;科學家想改造極端微生物的DNA,幫助它們適應普通環境,然而這些微生物天生就會識別和摧毀入侵者,所以科學家有時不得不動用「微型電鑽」,在細胞膜上強行打孔才能把改造劑強塞進去;科學家想把它們殺死也得使用非常規的方法,很多普通的抗生素都不管用,有時把微生物「餓死」倒是一種不錯的辦法。

結語

結語

人類與微生物的抗爭,不只是在體內,不只是在身邊,還在實驗室裡。

可是,強行把這些微生物帶到人間,真的好嗎?

參考資料:Studying life at the extremes, Nature Technology Features, 2020-11-02.

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