探索生命起源,揭示极端微生物的秘密,是当前生物学研究的前沿领域。中国科学院院士、中科院上海生命科学研究院赵国屏指出:对极端微生物的研究,既应着眼于应用和开发,也要强调揭示生命起源和基本生命特征。
极端微生物,尤其是超极端的古菌,以无机自养方式生活,出现在有机异养之前,是生命树根部的进化分支。它们的生理特征和生活环境与地球早期生命的地质化学和环境状况相似,因此可能代表了最古老的生命类群。
近年来,生命的“热起源”假说成为主流,但也有质疑。耐辐射细菌所耐受的高辐射剂量,甚至催生了地球生命的外星球起源假说。古菌遗传信息传递与真核生物极其相似,成为了解真核生物遗传信息传递系统的有效模型。
微生物是生物圈循环中最容易被忽略的一环,但其转化作用推动着地球生物化学循环,影响着土壤生产力、水质和全球气候。微生物的生物量占据地球总生物量的一半,它们的生物多样性最为丰富。
在其他生物无法生存的极端环境中,如高温、高盐、高辐射等环境中,存在着形形色色的微生物。已发现的支持极端微生物生长的最高温度极限为113℃,最低的pH值达到0.8,最高的盐浓度达到饱和的5.2摩尔。
从分类角度看,目前地球的生物圈可以分为三大领域:细菌、古菌和包括人类的真核生物。其中细菌和古菌均属于原核微生物;绝大多数古菌和少部分细菌都是极端微生物。
极端微生物丰富的代谢类型和生活环境的多样性,引发了科学界和企业界的极大兴趣。对极端微生物多样性的研究取得了很大进展,仅超嗜热菌就从1972年的2个种增加到目前的80多个种。
中科院微生物所研究员黄力说:“极端微生物是一种宝贵的战略资源。”但在谈到对我国拥有的这种丰富的资源进行保护时,他表示目前缺乏可使用的政策和法律条文。
我国的极端微生物研究起步较早,但目前研究优势尚未形成生产力。专家强调,培养、稳定一支高水平的科研队伍对极端微生物研究的长足发展有着重要的意义。