极端微生物不可估量的资源

极端环境微生物对生命起源的启示极端环境是指极低温度、极高温度、高压、高辐射量等不适宜生命存在的环境条件，常见于地球上的深海、极地、沸泉等地区。

虽然这些环境对于大多数生命而言是致命的，但却有一些微生物能够在此生存繁衍，这些微生物被称为极端环境微生物。

对于生命的起源和演化研究而言，这些微生物具有重要意义。

众所周知，生命起源于亿万年前的原始地球，但具体的过程和机制至今仍然未知。

科学家们对这个问题一直在进行着探究和研究。

而极端环境微生物的发现，为我们揭示了一条新的探寻生命起源的途径。

首先，极端环境微生物表现出的极度适应能力是很值得关注的。

这些微生物能够在极高温度、强烈辐射、酸碱度极高或极低等急剧变异的环境下生存，他们不仅能够适应这些环境，更能够在这些环境中进行代谢活动和自我繁殖。

这种强大的适应与适应过程中产生的适应基因对于我们探究生命起源和进化机制具有深远的意义。

其次，随着对极端环境微生物的进一步研究，科学家们发现了许多与生命起源和进化相关的重要发现。

比如，有学者在极地海洋中发现了一种可以进行光合作用的细菌。

这种细菌之所以能够在极度寒冷的环境中进行光合作用，是因为它们采用了一种与马蹄蟹类似的蛋白质结构，这为其光合能力的演化提供了一种新的途径。

另外，有学者还在极端环境中发现了一种具有代谢多种矿物质的微生物。

这些微生物能够利用环境中的硫矿、铁矿等进行代谢，并从中获取所需的营养物质。

这种代谢策略为探究生命起源和进化提供了一个新的角度。

在生命起源研究中，科学家们一直在探索“RNA世界假说”，即生命起源之初，RNA曾经是生命的唯一供体和信息的载体。

而最近的研究表明，在极端环境微生物中，存在可以代替RNA在某些情况下进行信息传递和代谢活动的一种物质——PNA。

这种物质不仅具有RNA的许多优点，并且可以在极端环境下稳定存在，为生命起源演化提供了探究的新方向。

总之，极端环境微生物对生命起源的研究意义重大，它们为我们探究生命起源的途径和演化机制提供了许多新的思路和方向。

古生菌（极端微生物）在环境保护中的应用摘要：本文介绍了古生菌的特点及利用其极端性在环境保护方面的应用，综述了极端微生物及其产生的极端梅在清洁生产、环保型生物材料的生产及环境污染治理中的应用前景及对环境保护的意义。

关键字：古生菌、极端环境、环境保护、污染治理、清洁环保正文：现代基本把生物分为三大领域: 真核生物( Eucarya) ,细菌(Bacteria) 和古菌(Archaea) . 古菌作为三大领域之一的生物,具有其独特的性质,也是目前生物地球化学研究的热点之一. 古菌和细菌一样,是原核生物,即细胞核没有核膜包裹,细胞核与细胞质没有明显界限. 与真核生物和细菌相比, 古菌代表了生物圈的极限. 例如热网菌属(Pyrodictium) 能在高达121 ℃的温度下存活并生长. 这是至今为止所发现的最耐热生物. 在最初的时候,人们在火山口、盐湖等高热、高盐度、缺氧的极端环境发现有微生物,他们可以在极端恶劣的环境下生存。

现在对古生菌的研究主要集中在以下四个类群：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌以及嗜热嗜酸细菌。

他们和我们人类的生活息息相关，我们可以在很多方面都应用到他们。

尤其是在环境保护中的应用。

一、古菌及古菌的特点古菌是最古老的生命体，古菌一些奇特的生活习性和与此相关的潜在生物技术开发前景，长期以来一直吸引着许多人的注意。

古菌常被发现生活于各种极端自然环境下，如大洋底部的高压热溢口、热泉、盐碱湖等。

古菌的细胞形态有球形、杆状、螺旋形、耳垂形、盘状，不同古菌规则形状也不相同，有的很薄、扁平，有的有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态，有的以单个细胞存在，有的呈丝状体或团聚体。

其直径大小一般在0.1~15μm，丝状体长度有200μm。

古菌的细胞结构与细菌不同，如古菌的细胞外膜就与细菌不同。

大多数古菌的细胞壁不含二氨基庚二酸（D－氨基酸）和胞壁酸，不受溶菌酶和内酰胺抗生素如青霉素的作用。

革兰氏阳性古菌的细胞壁含有各种复杂的多聚体，如产甲烷菌的细胞壁含假肽聚糖，甲烷八叠球菌和盐球菌不含假肽聚糖，而含复杂聚多糖。

极端环境下微生物的研究及其应用随着科技的不断发展，人类对各种自然环境的认知也越来越深入。

其中，极端环境因为其独特性质和环境条件，成为了许多科学家们追求的研究对象。

众所周知，生物学中微生物是众多生物性质中最为微小的一类生物群体。

但是，这种微小生物却在极端环境中有着非同寻常的表现，许多微生物通过特殊的适应机制，适应了极端的环境条件，而且展示了根本性的生物学工程学价值。

本文将探讨极端环境下微生物的研究及其应用。

一、极限温度环境下微生物的研究极限温度环境，是指地球表面温度最高和最低的地方。

其中，极寒环境的温度极端低，造成了高海拔、沉积层、极地等很多生境中的高难度生物适应问题。

而这些地方恰恰是微生物的优选生境。

微生物可以生存于常人难以忍受的气温下。

科学家们通过对这些极端环境下的微生物进行研究，可以深入理解微生物适应极端温度环境的适应机制。

目前，极端温度环境下的微生物可以分为嗜温、嗜冷和介于两者之间的嗜中温微生物。

嗜温微生物可以在温度高达 121℃的高温中生存。

这些微生物能够抵抗高温所引起的蛋白变性和酶活性丧失的问题。

嗜冷微生物则可以在零下 20℃的温度下存活，适应低温结冰所造成的高度压力。

中温微生物则是介于两极之间。

通过对嗜冷、嗜温以及嗜中温微生物的研究，可以深入了解微生物如何适应不同温度环境，从而为开拓与调控温度敏感性生物中的新酶提供支持。

二、异烟肼耐药菌的研究异烟肼是治疗结核病的一种重要药物，但在临床常规使用过程中，异烟肼耐药菌及其产生的耐药问题将成为遗留病例的严重难题之一。

然而，我们发现，异烟肼耐药菌普遍存在于极端环境中，比如食盐浓度高的水体，污染严重的重金属污染区、高温、高压力的井下煤矿和岩浆、航天器等部分地区。

因此，对异烟肼耐药菌的研究可以提高其对于异烟肼的抗药能力以及微生物多样性的进一步认知。

目前我们已经发现了异烟肼耐药菌在极端环境中繁殖的适应机制。

异烟肼耐药菌的适应机制主要是通过对异烟肼分解酶基因的调节来抵抗异烟肼的作用。

极端环境中微生物多样性及其在生物修复中的应用研究自然界中存在着各种各样的生物，其中微生物是最为微小且最为丰富的一类生物，它们能够生存于极端环境中，具有良好的适应性和生存能力。

在极端环境中，微生物的多样性能够提供有价值的生物资源，而利用微生物在生物修复中的应用则是一项重要的研究方向。

一、极端环境中微生物的多样性1.极端环境的种类极端环境是指我们通常生活中很难想象的、具有极端条件的环境，如极寒、极热、高温高压、高辐射等。

这些环境都具有极高的物理化学条件和极端的生物学环境。

2.极端环境中微生物的多样性微生物在不同的环境中，会展现出不同的优势和适应性。

比如，极地、高原和漠区等极端环境中的微生物，具有重要的环境调节功能和生物学多样性。

这些微生物具有影响力的特点包括能够忍受低温、高盐等极端环境条件。

因此，这些微生物被广泛作为生物资源研究的重要对象。

二、微生物在生物修复中的应用研究1.生物修复的定义和意义生物修复是一种基于生物多样性的污染治理方法，它通过利用微生物、植物和动物等生物资源，将污染物转化为无害的物质，并恢复生态系统的生态功能。

生物修复具有环保、经济、可持续等优点，已成为当前环境治理工作的重要手段。

2.微生物在生物修复中的应用微生物在生物修复中起着举足轻重的作用。

它们能够降解污染物、修复受污染环境，同时还能够为其他生物提供营养和保护环境。

比如，废水处理工程中的微生物，能够将有机物质转化为无机物质，达到废水净化的目的。

在重金属污染环境中，微生物能够吸收重金属离子，防止它们进入到人体内。

3.微生物在生物修复中的应用案例微生物在生物修复中的应用具有广泛的应用场景。

欧洲有一项研究利用角蛤和细菌协同作用，将污染物降解转化为无害的物质，以达到生长环境恢复的目的。

在中国的陕西省，植物与细菌联合修复枯山水池水环境，使得COD、NH4+、NO3-等多种污染物有着较好的去除效果。

三、结论微生物的多样性在极端环境中具有重要的生物学和生态学价值，利用微生物在生物修复中的应用，已成为环境污染治理的重要手段之一。

极端环境下的微生物遗传育种研究随着人类对地球各个角落的探索，我们发现了许多极端环境，比如高温、高压、低温、低氧、高盐、高辐射等。

在这些环境中，能够生存的生物往往具有非常特殊的适应性和生存能力，这些特殊的生物往往能够从中带来丰富的生物资源和科学价值。

微生物是这些极端环境中的优秀代表之一，许多不同类型的微生物能够在各种极端环境下生存并繁殖。

如何从这些极端环境的微生物中挖掘出其潜在的生物资源和潜力，是当前的一个重要研究方向之一。

微生物遗传育种是其中的一个重要研究领域。

微生物遗传育种是一种基于微生物基因组序列、遗传信息和表达调控机制的辅助育种技术。

与传统的微生物育种方式相比，微生物遗传育种的优势主要在于其高效性和精准性。

由于微生物的短世代和高倍增率，使其可能在较短的时间内完成育种试验，同时利用基因工程和基因组信息技术能够实现目标基因的导入，以及对基因表达和调控方式的改变，从而实现对微生物性状的精准调控和改良。

在极端环境下进行微生物遗传育种的研究，可以从以下两个方面入手：一、优化育种策略人们一般认为，极端环境下的微生物具有很强的适应性和生存能力，不需要进行育种和改良。

然而，随着对微生物群体生态学和功能分析的研究深入，人们发现这些优秀的生存能力和适应性往往是在微生物群体内部的特异和差异性所致，而在单个细胞水平下，微生物也可能存在一些局限和不足。

因此，利用微生物遗传育种的技术手段，结合对微生物群体生态学和基因功能的研究，可以针对微生物在极端环境下的局限性，有针对性地进行育种和改良。

比如，在高盐环境下，深色孢属细菌产生丰富的角叉菌素，但是由于产生后会对细菌体本身造成毒性，因此需要对角叉菌素合成通路进行优化育种。

再比如，在高压环境下，部分嗜热菌类的细胞壁会变得更厚，这可能导致细胞重新进入静止期或失去生存力。

因此，可以利用微生物遗传育种技术，改良菌体细胞壁的结构和成分，从而提高菌体在高压环境下的生存能力。

二、挖掘微生物潜在的生物资源极端环境的微生物往往具有独特的基因组和生物活性物质产生能力，这些生物资源在医药、化工、食品等产业中具有广泛的应用价值。

极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展极端温度微⽣物⽣存机理及应⽤研究进展李淼(中⼭⼤学⽣命科学学院⼴东)摘要：极端温度微⽣物是⽣物对极冷与极热环境适应的特殊种类，研究微⽣物对于极端温度环境的⽣存机理对探索⽣命的起源、微⽣物的育种及开发利⽤等具有重要意义。

本⽂⼤致介绍了嗜热微⽣物、嗜冷菌和耐冷菌的⽣物类群，阐述了微⽣物在⾯临极端环境温度的适应机理多样性，总结其在环境应⽤的研究进展。

最后旨在综合对⽐这两类极端微⽣物的⽣存机理和实际⽣产⽣活应⽤。

关键词：微⽣物；极端环境；⽣存机理；环境应⽤极端微⽣物(extreme microorganism)是指⼀般⽣物⽆法⽣存的极端环境中（⾼温、寒冷、⾼盐、⾼压、⾼辐射等）能够正常⽣存的微⽣物群体的统称。

⼀般把在⾼温环境中⽣长的微⽣物叫嗜热菌（thermophiles），包括⼀些细菌及古细菌。

他们⼴泛分布在草堆、厩肥、温泉、⽕⼭地及海底⽕⼭附近等处。

普通耐热菌的最⾼⽣长温度在45℃-55℃之间，低于30℃也能⽣长，⽽超嗜热菌最⾼⽣长温度可达80℃-110℃，最低⽣长温度也在55℃左右。

同时，在地球这个⼤⽣态系统中也存在着⼴泛的低温环境。

如占地球表⾯14%的两极地区及海洋深处（90%的海⽔其平均温度为5℃或更低）等[1]，在这些特殊环境中⽣活着⼀类微⽣物即低温微⽣物（halophilic microorganism）。

极端⾼温与极端低温环境都会对⽣物膜结构以及蛋⽩质结构造成巨⼤的影响。

了解⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理，有助于⼈们开展深⼀层次的蛋⽩与膜分⼦结构研究。

本⽂在⽬前已有的研究基础上，就⾼温微⽣物与低温微⽣物的⽣存机理以及在环境应⽤的最新进展做⼀简要对⽐综述，为进⼀步研究提供参考。

1 ⾼温微⽣物概述通常把最适⽣长温度⾼于45℃的微⽣物称为嗜热菌。

嗜热菌并⾮单⼀的菌属或菌群，其中有些嗜热细菌，其同届菌中皆为嗜热菌，如红⾊嗜热杆菌（Rhodothermus）、嗜热好氧杆菌（Thermoaerobium）、嗜热厌氧杆菌（Thermoanaerobaeterium）、球杆菌（Sphaembaeter）等，也有⾼温菌及中温菌并存的菌属，如芽孢杆菌、奇异球菌（Deincooccus）、假黄⾊单胞菌（Pseudoxanthomonas）等。

列举五种极端环境下微生物及其应用所谓极端环境是指高低温环境，高盐环境，高酸，高碱环境，高酸热环境，高压环境，还有其他特定环境如油田、矿山、火山地、沙漠的干旱地带、地下的厌气环境、原子炉等高放射能环境、高卤环境以及低营养环境等。

能够在这些具有强烈限制性因子的环境下顽强生存的微生物，一般统称为极端环境微生物。

【1.极端嗜盐菌】人们发现在高浓度盐环境中，存在许多抗高渗压的微生物。

我国从新疆和内蒙古的盐碱湖中分离出了一些极端耐盐菌。

它们竟能在含0—15%Nacl的环境中生长。

有些菌株可以在含5%—25%Nacl范围中生长。

极端嗜盐微生物中唯一的真细菌是光合微生物的外硫红螺菌属；唯一的真核嗜盐微生物是杜氏藻类。

微生物学家琼纳斯克在含盐量高达36%盐液中发现一种微生物,命名为Halophiles。

还有地中海嗜盐杆菌等应用：第一，医药工业：西班牙学者报道地中海嗜盐杆菌在高浓度NaCl介质中生长,聚B-羟基丁酸积累达细胞干重的45%,具有一定的应用前景。

PHB能用于医学领域可降解生物材料的开发,如人造骨骼支架、药物微球体、外科手术以及裹伤用品等。

此外,目前发现有些嗜盐菌素对去盐作用不敏感,所以可能有比较广泛的应用领域,筛选抑菌谱广、性质稳定的嗜盐菌素,在理论和实践中具有重要意义。

第二，环境生物治理：嗜盐碱放线菌Nocardioidessp. M6能快速降解污染物2,4,6-三氯酚可应用于环境治理,利用其嗜盐特性除去工业废水中的磷酸盐,还可用于开发盐碱地等。

由于bR蛋白具有质子泵作用,在未来的太阳能利用技术设备中,还可用作海水淡化和研制天然的太阳能电池。

【2.极端嗜碱菌】多生活在盐碱湖和盐池中，生活环境PH值可达11.5以上，最适PH值8—10,但在中性环境如PH值6.5以下，不能生长或生长非常缓慢。

如嗜碱放线菌。

应用：第一，纤维素的降解：B-1,4木聚糖酶(E.C.3.2.1.8)是降解木聚糖的主要酶,降解木聚糖为木聚寡糖或木糖。