[科普中國(guó)]-高溫高鹽中都能生存 古菌展現(xiàn)“絕地求生”

經(jīng)過(guò)12230海里的航行，中國(guó)科學(xué)院南海海洋研究所“實(shí)驗(yàn)3”號(hào)科考船圓滿完成中國(guó)和巴基斯坦首次北印度洋聯(lián)合考察任務(wù)，于2月22日返回廣州。據(jù)《南方日?qǐng)?bào)》報(bào)道，在科考船上，中國(guó)考察隊(duì)員、來(lái)自南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系張傳倫教授團(tuán)隊(duì)的高思敏希望能從莫克蘭海溝采集的海水和沉積物樣品中尋找到古菌群落，進(jìn)行深入分析和研究。那么什么是古菌？古菌主要分布在哪里？它有何用途呢？

“實(shí)驗(yàn)3”號(hào)科考期間，科學(xué)家在莫克蘭海溝目標(biāo)海域首次獲得第一手生物樣品。（圖片來(lái)源：《科技日?qǐng)?bào)》）

與細(xì)菌和真核生物相比，古菌更令人感到陌生。那么，古菌到底是什么呢？中國(guó)政府網(wǎng)稱，古菌（Archaea）又稱古細(xì)菌、太古菌或太古生物。1977年起，美國(guó)伊利諾伊大學(xué)大學(xué)微生物學(xué)家卡爾·伍斯等合作者認(rèn)為它們?cè)诩?xì)胞膜質(zhì)和基因方面與細(xì)菌有著根本的不同，于是正式命名其為“古菌”(Archaea)，它與細(xì)菌和真核生物(Eukarya)一起構(gòu)成了生物的三域系統(tǒng)。因?yàn)楣啪畛醭１话l(fā)現(xiàn)生活在高鹽、高溫等極端環(huán)境中，比如鹽湖，海底熱液口，陸地?zé)崛?，因此曾?jīng)一度被認(rèn)為是極端微生物，并被認(rèn)為可能是地球上最早出現(xiàn)的生命，即“古老的生命”。

來(lái)自南方科技大學(xué)海洋科學(xué)與工程系張傳倫教授團(tuán)隊(duì)的高思敏在接受新華網(wǎng)記者采訪時(shí)表示，古菌廣泛分布在地球的各種環(huán)境中，古菌獨(dú)特的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使它們可以在各種極端環(huán)境下“絕地求生”。例如，嗜熱古菌可以在超過(guò)100攝氏度的陸地?zé)崛蜕詈嵋褐猩?；在南極冰川、青藏高原等嚴(yán)寒環(huán)境中發(fā)現(xiàn)了嗜冷古菌；在含硫量豐富的火山區(qū)、酸性熱泉、硫質(zhì)噴氣孔、發(fā)熱的廢煤堆等極酸環(huán)境中，也都曾發(fā)現(xiàn)嗜酸古菌。但古菌并不僅僅只生活在極端環(huán)境中，目前，科學(xué)家還在土壤、湖泊、河流等常溫環(huán)境中檢測(cè)到古菌，甚至在人體內(nèi)都發(fā)現(xiàn)了古菌。

古菌在生物技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面顯示出巨大的潛力。中國(guó)科學(xué)院微生物研究所研究員、微生物資源前期開(kāi)發(fā)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任向華在接受《科技日?qǐng)?bào)》采訪時(shí)表示，產(chǎn)甲烷古菌在厭氧條件下可以產(chǎn)生清潔干凈的可再生能源甲烷，即天然氣；某些嗜鹽古菌還可在胞內(nèi)大量積累生物可降解塑料，其優(yōu)越的材料學(xué)性能及較低的生產(chǎn)成本使得其在醫(yī)用材料領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。同時(shí)，古菌在全球生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中也起著重要的作用，如厭氧甲烷氧化古菌對(duì)于控制溫室氣體排放和碳素循環(huán)具有巨大的影響。

總而言之，古菌不僅是研究生命基本規(guī)律、極限適應(yīng)能力、生命起源與演化等的重要微生物，還是創(chuàng)新生物技術(shù)的重要資源，在推動(dòng)地球元素循環(huán)、維持生態(tài)環(huán)境健康與可持續(xù)發(fā)展方面也具有不可低估的作用。（陳方）

本文由中國(guó)科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所博士、研究員、博士生導(dǎo)師翟文學(xué)進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。