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摘 要：在地球表面，除了刚刚爆发的火山口之外，任何区域都是微生物的生存环境，甚至许多特殊的微生物竟然在其他生物难以存活的异常条件下生活着。文章主要概述了这类微生物的生物学特征和生存环境。
关键词：极端条件；微生物；特征；生存环境
在某种环境中，微生物的寿命可以保存很长很长。据报道，在1.8 亿年前，被埋在盐岩中的细菌，由于高度失水而处于“假死状态”，当人们将盐岩试样放在适宜的培养基上时，“假死菌”竟然长出菌落，说明该菌起码保存生命力在1.8 亿年以上。有报告，2.5 亿年前的钾标本上的细菌，在一定环境下，仍可萌动起来。法国超低温生物学家贝雷雷尔估计，在17℃环境中生存1年的芽孢，如果在-270℃下可生存71万亿年。微生物生长的个体寿命并不长，但某些不生长的菌体（休止细胞）维持生命力却达到难以想象的程度。动物界比较长寿的是大象，可活几百年；植物界的老寿星是龙血树，可活1万多年。有些植物的种子是长寿的，如我国辽宁省的古莲子埋在泥炭中，经1000多年，仍有发芽力，被认为是保存生命最长的种子。但它们同微生物相比，都望尘莫及。
在生物界，微生物的身体微小，抗逆性强，所以可以飘游太空；有些细菌能抗高压，又不需氧，所以可以潜入地层深处。地球表面的生物圈有高限与低限的界限。就高限而言，生活的真菌与细菌的孢子可固着在尘粒和液体上，随风直上云霄，高度竟达1.8 万～2.7 万m。最近用气象火箭从太空抽取分散物，经实验室研究证明，从4.8 万～7.7万m高度的样品中检出了微生物。在高空或太空，微生物能抗低温、干燥和辐射。微生物比高等动物更能抗辐射作用。例如，哺乳动物（包括人）的辐射半致死量小于1000γ（伦琴），大肠杆菌为1万γ，酵母为3万γ，原生动物为1万γ，抗辐射微球菌（抗辐射最强的生物）为75万γ。短期（几星期）漂浮在高空或太空中的微生物有机会返回地面的话，又可安然繁殖后代。就低限而言，微生物生存的界限可能划在100℃的地层等温线上。100℃是发展微生物的临界温度。在前苏联巴尔金和乌克兰的等温线在1万～1.5 万m的地层中，在年轻的阿尔卑斯皱褶区则在1，500～2，000m的范围。深层石油均含有微生物，任何地区刚刚汲出的石油经过载片染色，菌体可在显微镜下历历在目。地层深处的微生物有3个特色：一不需氧；二耐高压；三抗高温。
微生物具有很强的抗高压能力。实验证明，酵母在500大气压下仍可保存自己的生命；某些细菌、酵母、霉菌能抗3000个大气压；植物病毒可抗5000个大气压。关岛附近的马里亚纳海沟，是世界海洋的最深处，深度为11034m，压力约为1103个大气压，是地球表面细菌生存的最深处，而鱼类潜游的深度则为8300m。
在许多环境中，生长着抗高温的微生物。在湿草堆和厩肥堆有时会发生自燃作用，这种现象是由嗜热菌的代谢活动造成的。能产生高温的微生物有两类：嗜热性芽孢杆菌和嗜热性放线菌。前者的最高生长温度达65℃～68℃，其孢子暴露在100℃下可存活几个小时；后者最高生长温度为65℃。这两类微生物的联合活动，致使生存环境温度上升到80℃。
嗜热菌喜好温泉环境。在冰岛，有一种嗜热菌可在98℃温泉中生长繁殖。在美国的黄石国家公园的温泉中，Bacilluscaldolyticuskz可在92℃～93℃（该处沸点）下生长。在实验条件下，该菌可在100℃下生长，在加压条件下，105℃下亦可生长。可以相信，在其他温泉中，同样也可以找到嗜热菌。
细菌孢子抗热性很强，有一种嗜热菌的芽孢在沸水中加热60h不死。有些细菌的孢子在245℃时也不死，当环境条件适宜时，就萌动成细菌。一般细菌的芽孢在100℃下可忍受几个小时。
同微生物相比，高等生物的抗热性则不高。植物界最能抗热的大概是南非的生石花，不过只能忍受50℃的高热。脊椎动物生育的最高温度是50℃以下。
大多数的微生物都能耐低温。霍乱弧菌在-32℃下不失去生机。某些细菌在液态空气（-190℃）、液态氢（-253℃）中仍保持生命。在这样的低温下，痢疾棒状杆菌可冻藏3个月；肠伤寒沙门氏菌可长期保存。芽孢杆菌的芽孢在-250℃下可存活3周。很多微生物对低温是稳定的。如日本脑炎病毒在10﹪的脑悬液中在-70℃下可保存1年、流感病毒在-70℃下保存6个月均不失去致病力。
低等植物中最能忍受低温的是藻类。血生腺衣藻能在-34℃下生长发育。高等植物中最能抗拒低温的是西伯利亚的辣根植物，可在-46℃的低温下开花。哺乳动物的精子可在液氮（-191℃）下长期保存。
氧化硫硫杆菌是迄今所知的一种最耐酸的奇异生物。在自然条件下，它们可将元素硫或还原性硫化物氧化成硫酸，使环境酸化，排斥其他生物。它们能在pH值为5的酸性矿水中生存，有的菌株可在pH值为0的溶液中生活。
在微生物界，有些细菌特别能耐盐，可在盐度很高的环境中生活，被称为极端嗜盐菌。最著名的代表是Halobacteriumsalinarium能忍耐12﹪～36﹪（饱和）的氯化钠浓度；Sarcinamorrhuac可在5﹪～36﹪（饱和）的氯化钠培养基中生长，它们细胞内氯化钠的浓度也很高，达23.4 ﹪。死海含盐量达19﹪～26﹪，水层清澈见底，没有任何高等生物，但却生存着几种细菌与藻类。世界上最著名的耐盐植物是盐角草，我国西北与华北盐土中最多，但只能忍受0.5﹪～6.5﹪的盐度，与微生物的抗盐性相比相差太远了。
开展极端微生物的研究，对于揭示生物圈起源的奥秘，阐明生物多样性形成的机制，认识生命的极限及其与环境的相互作用的规律等，都具有极为重要的科学意义。极端微生物中发现的适应机制，还将成为人类在太空中寻找地外生命的理论依据。极端微生物研究的成果，将大大促进微生物在环境保護、人类健康和生物技术等领域的利用。
参考文献：
[1]周德庆.微生物学教程（第2版）.北京：高等教育出版社，2011（185～186）
[2]焦瑞身.今日的微生物学（第2集）.上海：复旦大学出版社，1990（79～88）
[3]楼纯菊，吴复华.微生物的生活.北京：科学出版社，1988（99～125）
[4]王曙光.环境微生物研究方法与应用.北京：化学工业出版社，2008（145～147）
[5]李素玉.环境微生物分类与检测技术.北京：化学工业出版社，2005（176～180）
[6]张景红.微生物在药物研究中的应用.北京：化学工业出版社，2011（119～123）
关键词：极端条件；微生物；特征；生存环境
在某种环境中，微生物的寿命可以保存很长很长。据报道，在1.8 亿年前，被埋在盐岩中的细菌，由于高度失水而处于“假死状态”，当人们将盐岩试样放在适宜的培养基上时，“假死菌”竟然长出菌落，说明该菌起码保存生命力在1.8 亿年以上。有报告，2.5 亿年前的钾标本上的细菌，在一定环境下，仍可萌动起来。法国超低温生物学家贝雷雷尔估计，在17℃环境中生存1年的芽孢，如果在-270℃下可生存71万亿年。微生物生长的个体寿命并不长，但某些不生长的菌体（休止细胞）维持生命力却达到难以想象的程度。动物界比较长寿的是大象，可活几百年；植物界的老寿星是龙血树，可活1万多年。有些植物的种子是长寿的，如我国辽宁省的古莲子埋在泥炭中，经1000多年，仍有发芽力，被认为是保存生命最长的种子。但它们同微生物相比，都望尘莫及。
在生物界，微生物的身体微小，抗逆性强，所以可以飘游太空；有些细菌能抗高压，又不需氧，所以可以潜入地层深处。地球表面的生物圈有高限与低限的界限。就高限而言，生活的真菌与细菌的孢子可固着在尘粒和液体上，随风直上云霄，高度竟达1.8 万～2.7 万m。最近用气象火箭从太空抽取分散物，经实验室研究证明，从4.8 万～7.7万m高度的样品中检出了微生物。在高空或太空，微生物能抗低温、干燥和辐射。微生物比高等动物更能抗辐射作用。例如，哺乳动物（包括人）的辐射半致死量小于1000γ（伦琴），大肠杆菌为1万γ，酵母为3万γ，原生动物为1万γ，抗辐射微球菌（抗辐射最强的生物）为75万γ。短期（几星期）漂浮在高空或太空中的微生物有机会返回地面的话，又可安然繁殖后代。就低限而言，微生物生存的界限可能划在100℃的地层等温线上。100℃是发展微生物的临界温度。在前苏联巴尔金和乌克兰的等温线在1万～1.5 万m的地层中，在年轻的阿尔卑斯皱褶区则在1，500～2，000m的范围。深层石油均含有微生物，任何地区刚刚汲出的石油经过载片染色，菌体可在显微镜下历历在目。地层深处的微生物有3个特色：一不需氧；二耐高压；三抗高温。
微生物具有很强的抗高压能力。实验证明，酵母在500大气压下仍可保存自己的生命；某些细菌、酵母、霉菌能抗3000个大气压；植物病毒可抗5000个大气压。关岛附近的马里亚纳海沟，是世界海洋的最深处，深度为11034m，压力约为1103个大气压，是地球表面细菌生存的最深处，而鱼类潜游的深度则为8300m。
在许多环境中，生长着抗高温的微生物。在湿草堆和厩肥堆有时会发生自燃作用，这种现象是由嗜热菌的代谢活动造成的。能产生高温的微生物有两类：嗜热性芽孢杆菌和嗜热性放线菌。前者的最高生长温度达65℃～68℃，其孢子暴露在100℃下可存活几个小时；后者最高生长温度为65℃。这两类微生物的联合活动，致使生存环境温度上升到80℃。
嗜热菌喜好温泉环境。在冰岛，有一种嗜热菌可在98℃温泉中生长繁殖。在美国的黄石国家公园的温泉中，Bacilluscaldolyticuskz可在92℃～93℃（该处沸点）下生长。在实验条件下，该菌可在100℃下生长，在加压条件下，105℃下亦可生长。可以相信，在其他温泉中，同样也可以找到嗜热菌。
细菌孢子抗热性很强，有一种嗜热菌的芽孢在沸水中加热60h不死。有些细菌的孢子在245℃时也不死，当环境条件适宜时，就萌动成细菌。一般细菌的芽孢在100℃下可忍受几个小时。
同微生物相比，高等生物的抗热性则不高。植物界最能抗热的大概是南非的生石花，不过只能忍受50℃的高热。脊椎动物生育的最高温度是50℃以下。
大多数的微生物都能耐低温。霍乱弧菌在-32℃下不失去生机。某些细菌在液态空气（-190℃）、液态氢（-253℃）中仍保持生命。在这样的低温下，痢疾棒状杆菌可冻藏3个月；肠伤寒沙门氏菌可长期保存。芽孢杆菌的芽孢在-250℃下可存活3周。很多微生物对低温是稳定的。如日本脑炎病毒在10﹪的脑悬液中在-70℃下可保存1年、流感病毒在-70℃下保存6个月均不失去致病力。
低等植物中最能忍受低温的是藻类。血生腺衣藻能在-34℃下生长发育。高等植物中最能抗拒低温的是西伯利亚的辣根植物，可在-46℃的低温下开花。哺乳动物的精子可在液氮（-191℃）下长期保存。
氧化硫硫杆菌是迄今所知的一种最耐酸的奇异生物。在自然条件下，它们可将元素硫或还原性硫化物氧化成硫酸，使环境酸化，排斥其他生物。它们能在pH值为5的酸性矿水中生存，有的菌株可在pH值为0的溶液中生活。
在微生物界，有些细菌特别能耐盐，可在盐度很高的环境中生活，被称为极端嗜盐菌。最著名的代表是Halobacteriumsalinarium能忍耐12﹪～36﹪（饱和）的氯化钠浓度；Sarcinamorrhuac可在5﹪～36﹪（饱和）的氯化钠培养基中生长，它们细胞内氯化钠的浓度也很高，达23.4 ﹪。死海含盐量达19﹪～26﹪，水层清澈见底，没有任何高等生物，但却生存着几种细菌与藻类。世界上最著名的耐盐植物是盐角草，我国西北与华北盐土中最多，但只能忍受0.5﹪～6.5﹪的盐度，与微生物的抗盐性相比相差太远了。
开展极端微生物的研究，对于揭示生物圈起源的奥秘，阐明生物多样性形成的机制，认识生命的极限及其与环境的相互作用的规律等，都具有极为重要的科学意义。极端微生物中发现的适应机制，还将成为人类在太空中寻找地外生命的理论依据。极端微生物研究的成果，将大大促进微生物在环境保護、人类健康和生物技术等领域的利用。
参考文献：
[1]周德庆.微生物学教程（第2版）.北京：高等教育出版社，2011（185～186）
[2]焦瑞身.今日的微生物学（第2集）.上海：复旦大学出版社，1990（79～88）
[3]楼纯菊，吴复华.微生物的生活.北京：科学出版社，1988（99～125）
[4]王曙光.环境微生物研究方法与应用.北京：化学工业出版社，2008（145～147）
[5]李素玉.环境微生物分类与检测技术.北京：化学工业出版社，2005（176～180）
[6]张景红.微生物在药物研究中的应用.北京：化学工业出版社，2011（119～123）