极端微生物的陆地限制


极端微生物的陆地限制


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极端微生物的陆地限制


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我们在这里发现的东西将成为我们在任何地方都能找到的可靠指南 。 矛盾的是 , 这可能是正确的信心来自于我们对所谓的极端微生物的知识的急剧增加 。 虽然我们对它们的整体多样性只有有限的了解这一点没有争议 , 但当我们试图根据温度、压力、pH等参数来定义居住箱的整体形状时 , 这可能不太相关 。 盐度和水的可用性 。 因此 , 微生物活动的当前热极限可能不会超过 , 部分原因是该温度下的水必然会受到压力 , 并且地壳中微生物栖息的等效限制可能不超过ca5km , 环境温度至少为120°C 。 就真核生物的耐热性而言 , 虽然已经对居住在热液喷口的某些多毛类动物做了很多研究 , 但这种环境的动态性质和获得准确测量的困难表明 , 对于短期暴露上限约为55°C , 环境偏好约为40–50°C 。       


很少有真核生物能忍受更高的温度 。 该记录似乎授予某些嗜热真菌 , 远离炎热的热液喷口 , 而是粪堆的居民 。 奇怪的是 , 当谈到对水分胁迫的抵抗力时 , 最方便地测量为水分活度 , 真菌再次创下记录 , 一些干旱物种表现出显着的耐受性 , 并在水分活度达到惊人的低值0.647时继续生长 , 虽然这些和其他一些多细胞生物的极端环境令人印象深刻 , 但真核生物栖息箱的整体大小明显小于整个生命的大小 , 这不足为奇 。       


这在温度谱的另一端很明显 。 虽然在接近冰点的温度下生活在生物学上是没有问题的 , 并且可能涉及诸如绝缘和各种分子防冻剂之类的适应 , 但在较低的温度下 , 我们进入了一个主要是细菌的领域 , 在酶活性和细胞壁组成等特征上具有相应的适应 。 虽然ca-20°C的下限已被广泛接受 , 尤其是因为当接近共晶时 , 自由水不再可用 , 现在很明显 , 代谢活动可以在低得多的温度下继续进行 。 例如 , 三磷酸腺苷可以在低至-80°C的温度下产生 , 也许更特别的是 , 至少蛋白质机器的某些方面可能在几乎-200°C下运行 。       


相关人员完全意识到这是一个令人惊讶的结果 , 但发现人工或非生物解释都不能令人信服 。 他们推测 , 在他们的实验中 , 水可能处于玻璃状状态而不是结晶状态 , 但当他们写下这项研究“为进一步研究定义新领域”时肯定是正确的 。 确实如此 , 尤其是因为在极低的温度下 , 与脱水以及抗冻蛋白和甘油浓度的显着增加相结合 , 北极甲虫幼虫的身体水会玻璃化 , 一些个体可能会在更低的温度下存活 。 事实上 , 对于整个生命来说 , 可能没有下限 , 因为在越来越低的温度下 , 正常生长然后屈服于生理维持 , 最终进入休眠 , 其中“巧合”的DNA和蛋白质修复率等于大分子的修复率恶化 。       


【极端微生物的陆地限制】也许 , 不朽就在这里 。 水的另一个方面是它的溶质含量 , 这里的嗜盐菌为居住箱的定义增加了另一个重要维度 , 关于离液性 , 其中静电相互作用的减弱毫无疑问会产生有害的生物学后果 , 很明显 , 镁盐水尤其成问题 。 高于约2.3M浓度 , 它们可能不适合居住 。 或许特别重要的是双层脂质膜的建模特别容易受到大阴离子的影响 , 例如Cl- , 它们深深地穿透双层 , 顺便说一句 , 人们还应该注意 , 极端嗜干菌也是嗜液菌并非巧合 。 这些真菌生存的极端环境与大多数天体生物学情景相去甚远 。

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