极端环境中的生命

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1、极端环境中的生命研究背景及意义作为大自然的宠儿，生命以其独特的自我繁殖能力、对环境的适应与改造能力等特性区别于其他无生命的物体，存在于这颗伟大的星球。生命无处不在，从茂密的森林到无垠的草原，从大气层到海洋水体，从深海热泉到极地冰川，从万米高空到千米地下，到处都存在着生命的痕迹。对与生命的定于正随着科学发现与研究而不断的延伸，很多极端环境下的生命正越来越多的被科学家们所发现。极端环境中的生物可以说是生命的奇迹。这些生物体现了生命进化历程中的丰富信息，对与它们的研究可探索生命对于环境的极限适应能力，界定生物圈的“边界”，这些生物是生物遗传和功能多样性最为丰富的宝藏。

2、对于地球生命的研究，特别是对于极端环境中的生命的研究，对于人类了解地球生命的起源及推测可能的外星生命形式具有重要意义。此外通过研究极端环境生物的基本生物学特点及适应机理，对于阐明生物多样性形成的机制和动力、认识生命与环境的相互作用、尤其是与地球化学变化之间的关系具有极为重要的意义，同时也可将极端环境生物的特殊生物特性应用于生物技术产业中，为人类的健康与发展牟利。研究现状地球上多样的生物种类中，大多数生物都对其生存环境有一定要求，超出这个要求就不能存活。但有一些生物却可以在极热、极寒、极咸、极酸等常规生物难以生存的极端环境中生存、繁殖，这类生物便被称为极端环境生物

3、。这些生活在极端环境下的生物，由于其奇特的生活环境，造成其在分子组成、物理化学性能、酶特性及代谢功能等方面均不同于其它生物。下面介绍几种极端环境下的生物及其特性：1.海底热泉中的嗜热菌1997年,一种被称作“延胡索酸火叶菌”的细菌在大西洋底部3650米深处的热泉发现，其能在高达113℃的高温下生存。很快这一被认为是生命极限的温度随着越来越多的嗜热菌的发现而被刷新。学生物的同学都知道，组成生命的常见蛋白质在100℃下几分钟就会变性失去活力。然而这些嗜热菌却可以在如此高温下繁殖生长，必然有其特殊性。科学家们发现，嗜热菌能够在高温下存活有一下几点原因：（1）其细胞质膜

4、中的类脂含量与种类能伴随温度发生变化以适应高温环境；（2）很多重要的代谢产物能够迅速合成；（3）嗜热菌蛋白质的热稳定性高于其它生物。事实上，生活在海底热泉周围的不止这些嗜热菌，以这些嗜热菌为基础在这一“生命的禁区”生活着一大批生物，甚至形成了独特的生态系统。伴随着温度的变化，这些生物在热泉喷口处呈环带状分布。在喷口附近水温60至120摄氏度处，生活着大量的嗜热菌种；水温20至50摄氏度处，生活着大量的蠕虫动物；水温2至15摄氏度间则各种生物门类都有，主要是管状蠕虫、双壳类和蛤类。某些科学家相信，热泉所代表的环境与地球38亿年以前生命起源的环境类似，地球上的生命起

5、源很可能就发生在这一特殊的环境中。这些嗜古热菌则是处于生命进化中的最初阶段，因此研究这些嗜热菌对研究地球上的生命起源有十分重要的意义。另一方面，科学家们发现火星上曾经出现过热液喷口，而且木卫二的冰层下面可能仍然存在热液喷口。因此，推测火星和木卫二上可能也有类似生命形式的存在。此外，利用嗜热菌特殊生物特性，可将其用于工业生产，环境进化及遗传学等各个领域。如用于石油及煤炭的脱硫，废水废料的进行厌氧处理，生产多种酶制剂，还可将耐热DNA聚合酶用于基因和遗传工程的研究中。2.两极和深海中的嗜冷生物在寒冷的两极地区以及黑暗的海底，低温使很多生物在这里无法生存，然而对于许多

6、嗜冷生物，这儿却是它们的天堂。这些嗜冷生物主要是一些细菌或是类似古菌的单细胞有机体，也包括一些特殊种类的苔藓和海藻。其中，生活在极地的冰虫也是嗜冷生物的一种。科学家们发现，在极地寒冷的冰层中，生活着这种特别的生物，它们在极地低温下活跃生存，在冰中自由行走，稍微升温便化为一团粘稠。冰虫个头非常小，在冰雪中看起来就像一条条细细的小黑线。它们被生物学家称为，最大的无脊椎动物，冰封大地中最活跃的生物。冰虫能够在如此极端环境下生存的原因是，它们的细胞膜和细胞酶在低温下能正常新陈代谢，且细胞膜还保持着固有的弹性。对于地球上像冰虫这样的嗜冷生物的研究具有重大意义。科学家们甚至

7、猜测，在外星球上可能也生活着像冰虫这样的耐寒生物。在太阳系中除地球以外的两个最有可能容纳生命的星球是火星和木卫二，两者都是寒冷冰冻的气候。为此，美国宇航局曾经出资20万美元用于资助冰虫的研究项目。他们认为在木星的冰球或者其他星球上可能也存在类似冰虫的外星生物。冰虫研究在器官移植方面的价值远比它所代表的外星生命更有现实意义。美国《国家地理杂志》也曾资助研究者寻找冰虫。现代医学中移植的器官在冷藏过程需消耗能量，因此会出现快速萎缩。但是，顽强的冰虫细胞却能够在低温下进行正常的新陈代谢，因此如果能揭开冰虫新陈代谢的秘密，待移植的器官就可以通过使用化学试剂和药物保存得更长

8、久。3.死海中的嗜盐细菌