嗜极生物及其功用

http://www.100md.com 2002年11月11日 北京金瀚方医药研究中心

     嗜冷微生物和嗜冷小动物

    生存于0摄氏度或低于0摄氏度的微生物称嗜冷微生物(psychrophilic microbes或psychrophile)，而于5摄氏度或低于5摄氏度生长的微生物称为营养型嗜冷微生物(psychrotroph)。

    在南极3500米冰下有生命物质存在，俄罗斯南极考察站研究人员在此深处用一种“专门微生物钻探装置”取得南极超深冰层样品，在严格消毒和密封容器中融化的冰水中发现具有生命形态的细菌、硅藻、酵母和菌类，这些生命体将有助于了解南极冰层深处的生态环境，进一步揭开其奥秘。美国科研人员在南极极地新发现一种能在辐射、严寒和黑暗环境中生存的生命力很强的微生物。极地液态水稀少，紫外线辐射强烈，一般认为在这种环境下微生物很难生存，没想到在极地找到的微生物不仅完全适应恶劣环境，而且新陈代谢很活跃，在-12～-17摄氏度条件下照样能合成DNA和蛋白质。因此，这一新发现不仅对寻找地球上其它极端环境中的生命有重要意义，而且也增强了研究人员在地球之外的太阳系其它地方寻找生命的信心。

     耐旱生物

    自然界确实存在可以在严重缺水环境中能维持生命极限的生物，其生命的延续可维持几十年或者更长些，甚至长期处于休眠状态，一旦得到水分，即能恢复生机。这种现象，微生物界有之，动物和植物界也有。如某些植物种子干燥很长时间，一旦在有水分条件下种子就萌发长成植株，这是人们较为熟知的。

    其实，植物种子处于休眠状态几千年，即便在干燥情况下，种子细胞还是有结晶水分子存在，否则细胞也会分离，甚至死亡。某些无脊椎小动物或两栖动物经历120年的无水状态，竟然也能复活，其原因在于这些动物的细胞膜不断产生一种特殊糖，在胞膜内形成化学键，在干旱条件下化学键非常稳定，能使细胞膜保持水分，防止营养素的损失，这样对维持机体生命活动有重要意义。还有一种蓝藻也称蓝细菌的标本，干燥保存80余年，给它一点水分即可恢复生机。这种蓝藻生活在岩石表面上，常常处于干枯状态，当岩石得到水分，藻细胞又重新复苏，显现新的生命力。这类蓝藻含有一层胶质状的多糖把自己包裹起来，保护细胞膜，降低藻体内水分的蒸发率。

    在荷兰发现过一种特殊抗旱植物，系南非洲的一个特有品种，植物体储存的蔗糖能使叶绿体周围的液体玻璃化以抗旱；在英国，发现一些沙生植物在干旱条件下体内水分丧失99%仍保持细胞不受损伤，其高耐旱性同植物细胞内合成海藻糖(trehalose)有密切关系，而这种糖在植物干枯时形成一层玻璃状的基质保护其内部结构，直至雨水到来，植物可奇迹般地“死”而复生。研究这类抗旱沙生植物对改变干旱地区生态环境有重要意义。

     兼性嗜极微生物(Facultatire extremophilic microbes)

    所谓兼性是指该生命体能在两种或两种以上的极端环境条件下生存和繁衍后代的能力。有一种具有净化石油能力的细菌，既能在高温，又能在高压油井环境中保持其代谢活力。还有一种硫酸盐还原菌可在3500米以上的油井中生存，也能在4000个大气压下照样生长繁殖，并具有耐高温能力，即在60～105摄氏度环境下生存和繁衍后代。这是较为典型的兼性嗜极菌的代表。

    我国国家海洋第三研究所研究人员获得一株深海嗜极菌即DY-A菌株，它具有嗜冷性和嗜碱性的双重功能，也算得上是兼性嗜极微生物。它产生的蛋白酶最适宜pH值为10，而在pH＝9～11时同样具有较高的酶活性，pH值超过12时菌体生长及产酶量明显下降；菌体生长要求最适温度为10摄氏度，而其酶活性在低温下仍相对较高，研制低温蛋白酶或碱性蛋白酶用于洗涤工业的酶制剂是大有希望的。

    中国科学院成都生物研究所研究人员从海拔4000米高的四川康定热温泉中获得一株嗜极细菌，其嗜热性最适宜温度为70～75摄氏度；嗜碱性为pH＝8，在这种条件下所获克氏非芽孢杆菌能最适生长，有效分解木聚糖(构成半纤维素主要成分，占草木植物干重的50%)，该菌产生的木聚糖酶对木聚糖的分解率达60%～75%；还可通过基因技术改造菌株，进一步提高分解木聚糖能力，将为有机废弃物治理提供潜在的菌种资源。

    百拇医药网 http://www.100md.com/Html/Dir0/22/30/76.htm