高溫高鹽中都能生存 古菌展現“絕地求生”

經過12230海裡的航行，中國科學院南海海洋研究所“實驗3”號科考船圓滿完成中國和巴基斯坦首次北印度洋聯合考察任務，於2月22日返回廣州。據《南方日報》報道，在科考船上，中國考察隊員、來自南方科技大學海洋科學與工程系張傳倫教授團隊的高思敏希望能從莫克蘭海溝採集的海水和沉積物樣品中尋找到古菌群落，進行深入分析和研究。那麼什麼是古菌？古菌主要分布在哪裡？它有何用途呢？

　“實驗3”號科考期間，科學家在莫克蘭海溝目標海域首次獲得第一手生物樣品。（圖片來源：《科技日報》）

與細菌和真核生物相比，古菌更令人感到陌生。那麼，古菌到底是什麼呢？中國政府網稱，古菌（Archaea）又稱古細菌、太古菌或太古生物。1977年起，美國伊利諾伊大學大學微生物學家卡爾·伍斯等合作者認為它們在細胞膜質和基因方面與細菌有著根本的不同，於是正式命名其為“古菌”(Archaea)，它與細菌和真核生物(Eukarya)一起構成了生物的三域系統。因為古菌最初常被發現生活在高鹽、高溫等極端環境中，比如鹽湖，海底熱液口，陸地熱泉，因此曾經一度被認為是極端微生物，並被認為可能是地球上最早出現的生命，即“古老的生命”。

來自南方科技大學海洋科學與工程系張傳倫教授團隊的高思敏在接受新華網記者採訪時表示，古菌廣泛分布在地球的各種環境中，古菌獨特的細胞結構，使它們可以在各種極端環境下“絕地求生”。例如，嗜熱古菌可以在超過100攝氏度的陸地熱泉和深海熱液中生存﹔在南極冰川、青藏高原等嚴寒環境中發現了嗜冷古菌﹔在含硫量豐富的火山區、酸性熱泉、硫質噴氣孔、發熱的廢煤堆等極酸環境中，也都曾發現嗜酸古菌。但古菌並不僅僅隻生活在極端環境中，目前，科學家還在土壤、湖泊、河流等常溫環境中檢測到古菌，甚至在人體內都發現了古菌。

古菌在生物技術的開發應用方面顯示出巨大的潛力。中國科學院微生物研究所研究員、微生物資源前期開發國家重點實驗室主任向華在接受《科技日報》採訪時表示，產甲烷古菌在厭氧條件下可以產生清潔干淨的可再生能源甲烷，即天然氣﹔某些嗜鹽古菌還可在胞內大量積累生物可降解塑料，其優越的材料學性能及較低的生產成本使得其在醫用材料領域有很大的應用前景。同時，古菌在全球生物地球化學循環過程中也起著重要的作用，如厭氧甲烷氧化古菌對於控制溫室氣體排放和碳素循環具有巨大的影響。

總而言之，古菌不僅是研究生命基本規律、極限適應能力、生命起源與演化等的重要微生物，還是創新生物技術的重要資源，在推動地球元素循環、維持生態環境健康與可持續發展方面也具有不可低估的作用。（陳方）

本文由中國科學院遺傳與發育生物學研究所博士、研究員、博士生導師翟文學進行科學性把關。