極限環境下的地球生物

2019-10-04     隔壁小書童王小

龐貝蟲

科學家發現,生活在海底火山口周圍的管生軟體蟲--龐貝蟲,龐貝蟲或叫剛毛蟲,10到15厘米長,是目前已發現世界上最耐熱的動物,它喜歡70度的熱度。龐貝蟲不僅能耐81℃的高溫,而且能離開炎熱的管子,游到溫度僅為10℃的海水中覓食。龐貝蟲能夠承受前後這樣懸殊的溫度,真是絕無僅有。龐貝蟲具有耐高溫的生存能力,其承受的溫度範圍,遠遠超過已知的其他任何一種多細胞生物體。過去,人們一直認為,動物的耐熱記錄是撒哈拉大沙漠中的一種螞蟻創造的,它們能在55℃的高溫下尋找食物。生物學家曾作出過這樣的結論:生物體細胞中的膜狀結構,如細胞核和線粒體,難以承受溫度的驟變,其耐高溫的極限是55℃。然而龐貝蟲的發現否定了這一結論。

根據檢測,在龐貝蟲寄居的管內海水中,含有硫化物,還有諸如鉛、鎘、鈷、鋅、銅之類的重金屬,其海水的高溫以及化學成分的毒性,足以使許多動物致命,但龐貝蟲也並未受到影響。原因是絲絲縷縷的共生菌在龐貝蟲的背部形成了一層羊毛絨狀的外套,它可以從周圍環境中,排除有毒物質。科學家們設想,如果能從龐貝蟲的共生菌中提取出酶,便可以用來清潔積存於人體的毒素,將為生物療法開闢新的渠道。

嗜鹽菌

嗜鹽菌又稱作副溶血性弧菌是生活在高鹽度環境中的一類古細菌。嗜鹽古細菌分為一科(嗜鹽菌科)六屬:嗜鹽桿菌屬、嗜鹽小盒菌屬、嗜鹽富饒菌屬、嗜鹽球菌屬、嗜鹽嗜鹼桿菌屬、嗜鹽嗜鹼球菌屬。一般生活在10%~30%的鹽液中。嗜鹽菌中,有人還發現了一種呈四方形的古細菌。

為什麼嗜鹽菌可以在高濃度鹽條件下生存:

(1)嗜鹽菌要在高鹽環境下生存, Na+ 對維持細胞膜、細胞壁構造和功能有特別重要的作用。Na+ 與細胞膜成分發生特異作用而增強了膜的機械強度,有利於維持細胞膜的構造,對阻止嗜鹽菌的溶菌起著重要作用。

(2)含有嗜鹽酶,嗜鹽酶只有在高鹽濃度下才具有活性,鹽去除後,嗜鹽酶失活,嗜鹽酶在低鹽濃度下(1.0mol/L的NaCl和KCl條件下)大多數變性失活,將鹽再緩慢加回,發現可恢復酶活性。

(3)嗜鹽菌具有異常的膜。嗜鹽菌細胞膜外有一個亞基呈六角形排列的S單層,這個所謂的『S單層』由磺化的糖蛋白組成,由於磺酸基團的存在使S層呈負電性,因此使組成亞基的糖蛋白得到屏蔽,在高鹽環境中保持穩定。

(4)嗜鹽菌的生長雖然需要高鈉的環境,細胞內的Na+ 濃度並不高,因為它們由光介導的H+質子泵具有Na+ /K+反向轉運功能,即具有吸收和濃縮K+和向胞外排放Na+ 的能力。嗜鹽菌是採用細胞內積累高濃度K+來對抗胞外的高滲環境。嗜鹽甲烷菌是在胞內積累大量的小分子極性物質如甘油、單糖、胺基酸及它們的衍生物,這些小分子極性物質在嗜鹽、耐鹽菌的胞內構成滲透調節物質,幫助細胞從高鹽環境中獲取水分,而且這些物質在細胞內能夠被迅速地合成和降解,這對環境的改變有較強的適應能力。

耐輻射奇球菌

耐輻射奇球菌(Deinococcusradiodurans, DR)是一種極端微生物。1956 年由美國科學家Anderson等首次從4kGy電離輻射滅菌後仍然變質的肉類罐頭中分離出來,被"吉尼斯世界記錄"收錄並譽為是"世界上最頑強的細菌"。因該細菌具有極強的DNA修復能力,已成為微生物中DNA損傷修復的理想模式生物。對其研究利用還將為放射性和重金屬污染物的生物修復、放療和抗腫瘤藥物的研究以及細胞衰老的研究開闢新途徑。

耐輻射奇球菌是地球上已知物種中最耐電離輻射的生物之一。該細菌屬於極端微生物,對電離輻射、紫外線、乾燥、強氧化劑和一些化學誘變劑等各種DNA 損傷介質的致死和突變效應顯示驚人的抗性,被譽為"地球上最頑強的細菌"。

指數生長期的耐輻射奇球菌對γ-射線表現出極強的抗性,存活的最高劑量是15 kGy(若在生長後期,則它們的存活率更高些,可達到17 kGy),是人體細胞耐受力的3000倍,且沒有任何產生突變的證據。

在紫外線抗性上,耐輻射奇球菌可以在高達1000J/m的UV處理後存活下來,在500J/m2的劑量下,它的生存沒有影響,而大腸桿菌的存活則急劇下降。對數生長期的耐輻射奇球菌的UV抗性大約是大腸桿菌的33倍左右。

耐輻射奇球菌具有很強的抗乾燥能力,在一個乾燥器內存放六年後,仍能保10%的存活率。科學家研究證明了耐輻射奇球菌的輻射抗性和乾燥抗性的關係。

耐輻射奇球菌對輻射、乾燥、化學試劑毒性等極端環境有明顯的耐受性,歸因於其在細胞結構,遺傳信息,代謝調節,損傷修復等方面形成了一套完善的抗性機制。

水熊蟲

水熊也稱水熊蟲(Water Bear),是對緩步動物門生物的俗稱,有記錄的約有900餘種,其中許多種是世界性分布的。水熊體型極小,必須用顯微鏡才能看清,身體表層覆蓋著一層水膜,用於避免身體乾燥,同時可呼吸水膜中的氧氣。主要生活在淡水的沉渣、潮濕土壤以及苔蘚植物的水膜中,少數種類生活在海水的潮間帶,靠尖銳的吸針吸食動植物細胞里的汁液為生。最大的特點是它從卵里生出來就已成年,無童年時期,身體里細胞的數量終生都不再改變。

水熊是地球上生命力最強的生物,具有高超的生存本領,能夠低溫隱生,低濕隱生,缺氧隱生,變滲隱生,在隱生的情況下,一般可以在高溫(151°C)、接近絕對零度(最高紀錄-272.8°C)、高輻射、真空或高壓的環境下生存數分鐘至數日不等。曾經有緩步動物隱生超過120年的記錄。甚至可以在沒有防護措施的條件下在外太空生存。

水熊蟲在乾燥狀態或環境惡化時,身體會縮成圓桶形自動脫水靜靜地忍耐蟄伏(隱生現象),此時會展現驚人的耐力。生命力超強,能在冷凍、水煮、風乾的狀態下存活,甚至能在真空中或者放射性射線下存活

文章來源: https://twgreatdaily.com/7bkP5G0BMH2_cNUgCbYS.html