嗜極生物

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生活在黃石國家公園裏的嗜熱生物

嗜極生物(英文:Extremophile),或者稱作嗜極端菌,是可以(或者需要)在“極端”環境中生長繁殖的生物,通常爲單細胞生物[1][2]与此相对的,在较为温和的环境中生活的生物,可称为中温生物(Mesophile)中性生物(Neutrophile)。“極端”環境的定義是人類中心論的,而對這些生物本身而言,這些環境卻是很普通的。也就是說,嚴格來講,這些“極端環境”是一些生物可以生存的地方,不論人類認爲這些地方是普通的還是極端的。舉例來説,可以被分類爲嗜溫好氧生物

當我們描述這些從人類看來極端的環境中生存的生物時,多數嗜極生物屬於古菌,儘管有時候這個詞包含一些細菌真核生物。並非所有的嗜極生物都是單細胞的。比如嗜冷的蛩蠊昆蟲)和南極磷蝦甲殼類),以及能在任何環境都能存活的熊蟲緩步動物門)就屬於嗜極後生動物

嗜極生物的種類[编辑]

對於嗜極生物有很多種分類方法,都是根據其選擇與其它生物“正常”環境不同的特性分類的。這些分類並不互相排斥。比如,在地下深處高溫巖石中生活的生物既是嗜熱生物,也是嗜壓生物

  • 氧氣含量(最终电子受容体)
    • 好氧生物(Aerobic organism):在有氧存在的环境下生长的生物。
    • 厭氧生物(Anaerobe organism):不需要氧氣生長的生物。
      • 专性厌氧生物(Obligate anaerobe):需要完全缺氧環境維持生活。
      • 兼性厌氧生物(Facultative anaerobie):在有氧的環境中進行有氧呼吸,在缺氧的環境下,部份會進行發酵,部份則進行無氧呼吸。
      • 耐氧厌氧生物(Aerotolerant):可以在有氧氣的環境下生存,但牠們不會使用氧氣作為最终电子受容体。
  • 營養類型
    • 无机自养生物(lithoautotroph):使用無機物作爲電子來源利用无机碳源製造生物量。
      • 化能自养生物(Chemolithotrophs):利用化學能量固定无机碳源而製造生物量
      • 光能自养生物(Photolithotrophs):使用光作爲能量來源,以無機物(水)作爲電子供体且利用有機物碳源。
    • 无机异养生物(lithoheterotroph):使用無機物作爲電子來源利用有機物碳源製造生物量。
      • 化能异养生物(Chemoorganotrophs):利用化學能量,利用有機物碳源。
      • 光能异养生物(Photoorganotrophs):使用光作爲能量來源,利用有機物碳源。
    • 混合营养生物(Mixotroph):同时进行無機营养与有機营养的生物。
  • 温度
    • 高温生物(Thermophilc organisms):可以在60℃以上生活的生物。
      • 超嗜熱生物(Hyperthermophile):可以在更高的溫度下(約85~130)生活的生物,最低55℃以上。
      • 极端嗜热生物(Extremely Thermophile):可以在比较高的溫度下(約80~85℃)生活的生物,最低40℃以上。
      • 专性嗜熱生物(Obligetely Thermophile):可以在相對高的溫度下(約60~80℃)生活的生物,最适65~70℃,最低40℃以上。
      • 兼性嗜热生物(Thermotroph)(Facultative Thermophile):最適生長溫度介於45℃~60℃之間,最高在50~65℃之间,最低30℃以下。
      • 耐热生物(Thermotrophs)(Thermotolerant):最适生长温度仍在中温范围内,最高在45~55℃,最低30℃以下。
    • 中温生物(Mesophile):可以在15-60℃生活的生物。
    • 低温生物(Halophilic organisms):可以在15℃以下生活的生物。
      • 耐冷生物(Psychrotrophs)(Psychrotolerant):最高生长温度20℃以上,最适15℃以上,在0~5℃可生长繁殖。
      • 兼性嗜冷生物(Psychrotroph)(Facultative Psychrophil):能在0~7 ℃下生長,最适为20~40℃,最高高於35 ℃。
      • 专性嗜冷生物(Obligetely Psychrophile):最适生长温度15℃或更低,最高生长温度20℃或更低 ,最低生长温度0℃或以上。
      • 极端嗜冷生物(Extremely Psychrophile):能在-15~10 ℃下生長,最适生长温度-2℃以上,10℃则不能生长。
      • 嗜冰生物(Cryophiles):生长温度-10℃以下,有些适应温度低于-20℃~-200℃。
  • pH值
    • 嗜酸生物(Acidophilc organisms):
      • 嗜硫酸生物(Sulphophiles):代谢产物是硫酸,具有高度酸性pH值接近0。
      • 极端嗜酸生物(Extreme Acidophiles):生活在火山地区的酸性热水中,能生活在pH值1以下的环境中。
      • 专性嗜酸生物(Obligate Acidophiles):生長上限pH值小於等於3,最適宜生长pH值在1.0~2.5的环境中。
      • 嗜酸生物(Acidophiles):在pH3~5之间最适或生长良好。
      • 兼性嗜碱生物(Facultive Acidophiles):最适生长pH小於3并且在中性环境中也能生长。
      • 耐酸生物(Acidtolerant):生长在pH3~5,pH3以下不能生长,但在中性pH下也能生活的生物。
    • 中性生物(Neutrophile):最適生長pH值5~9。
    • 嗜碱生物(Alkaliphilc organisms):
      • 耐碱生物(Aalkalotolerant):在pH7~9生长,pH9.5以上不能生长,而生长的最适pH为中性或接近中性的生物。
      • 兼性嗜碱生物(Facultive Alkaliphiles):最适生长pH大於等於10并且在中性环境中也能生长。
      • 嗜碱生物(Alkaliphiles):在pH9~10之间最适或生长良好,在pH6.5左右不能或仅能缓慢生长。
      • 专性嗜鹼生物(Obligate Alkaliphiles):最適生長pH值大於等於10,在pH低于8~9时不生长。
      • 极端嗜碱生物(Extreme Alkaliphiles):多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中,生活环境pH值可达11.5以上。
  • 盐度
    • 非嗜盐生物(Non Halophile):最适生长盐度即氯化钠浓度小於2%。
    • 耐盐生物(Halotolerant):既能在低盐度下正常生活4,又能在2~12%(0.2~2.5mol/L)氯化钠浓度高盐度环境下生活。
    • 极端耐盐生物(Extreme Halotolerant):既能在低盐度下正常生活,又能耐受12%(2.5mol/L)以上氯化钠浓度。
    • 嗜鹽生物(Halophile):需要最少0.2M濃度生活的生物。
      • 兼性嗜盐生物(Facultative Halophiles):既能在0.1mol/L氯化钠浓度低盐度下正常生活,又能在(0.5~2.5mol/L)高盐度环境下生活。
      • 低度嗜盐生物(Slight Halophiles):耐受2%~3%(0.2~0.5mol/L)氯化钠浓度。
      • 中度嗜盐生物(Moderate Halophiles)(Mesohalophilic):耐受3%~12%(0.5~2.5mol/L)氯化钠浓度。
      • 边缘极端嗜盐生物(Borderline Extreme Halophiles):最适合(1.5~4mol/L)氯化钠浓度中生长。
      • 极端嗜盐生物(Extreme Halophiles):耐受12%~30%(2.5~5.2mol/L)氯化钠浓度。
  • 渗透压(水分活度Aw,也称水活性)
    • 耐高渗生物(Osmotolerant ):在普通环境下生长,也能耐受高渗透压的环境。水活性很低。
    • 嗜高渗生物(Osmophile):适应高渗透压的环境下,如高糖浓度的环境下生长。水活性很低。
  • 營養物濃度
    • 富营养生物(Copiotroph):在營養物濃度很高(10gC/L)的環境中生活的生物。
    • 兼性贫营养生物(Facultative Oligotroph):一些在富营养培养基中经反复培养后也能适应并生长的贫营养生物。
    • 专性贫营养生物(Obligate Oligotroph):在營養物濃度很低(1~15mgC/L)的環境中生活的生物。
  • 岩内生物(Endolith):生活在岩石内部的生物。
    • 裂隙岩内生物(Chasmoendolith):生活在岩石的裂隙和裂缝的生物。
    • 隐藏岩内生物(Cryptoendolith):生活在多孔岩石腔体空洞结构的生物。
    • 真岩内生物(Euendolith):凿岩生物,进入到岩石内部,形成符合的身体形状的隧道。
  • 石下生物(Hypolith):生活在沙漠地區或極地岩石之下的生物。
  • 压力(静水压)
    • 常压生物:最适生长压力为1个大气压的正常压力。
    • 耐壓生物(Piezophilerant):最适压力为正常大气压,但也能耐受500个大气压以下的高压力。
    • 嗜壓生物(Piezophile):最適生長於高壓環境的生物。
      • 兼性嗜壓生物(Facultative Piezophiles):正常大气压下能生活,500个大气压上也能生活。
      • 专性嗜壓生物(Obligate Piezophiles):最适生长压力为500个大气压以上,最高可达1000个大气压以上,低于40个大气压不能生活。
    • 嗜重生物(Barophile)
  • 重力
    • 耐超重生物(Hypergravity organisms)(Hyperaccelerations):在超过1.5万倍至40万倍地球重力的超重环境下可以生存。
    • 耐低重力生物(Hypogravity organisms):在低重力的环境下正常生存。
  • 辐射
  • 真空
  • 脱水
  • 干燥
    • 耐旱生物(Xerophile):只需要少量水分就能生活的生物。
  • 极端化学环境
    • 耐毒性生物(Toxitolerante):在有毒物质存在时仍能生长的生物。有毒物质的耐受值(Toxitoleranz)1(非常敏感)到9(高耐受性)。
    • 耐二氧化碳生物(Capnophile):在纯二氧化碳环境仍能生长的生物。
    • 耐甲烷生物(Methanophile):适合于高浓度的甲烷环境的生物。
    • 耐金屬生物(Metallotolerant):可以忍受高濃度重金屬,如的生物。 例子如: Ferroplasma sp., Cupriavidus metalliduransGFAJ-1.[3][4][5]
    • 耐有机溶剂生物(Organic-solvent-tolerant,OST):可适应各种亲脂性溶剂如烷烃、烷醇、芳香烃的毒性。
  • 多种极端环境

新确定的嗜(-philes)极端生物类型总是在不断增加。化妆品产品的污染是罕见的,但是在发胶中发现的Microbacterium hatanonis是一种特别的极端生物。[6]在沥青湖彼奇湖(Pitch Lake)中就有微生物生活,研究表明沥青湖中的极端微生物在106 到 107 细胞/克。[7][8]最近一个具有耐受性的强嗜硼生物(Borophiles)细菌Bacillus boroniphilus被发现。[9] 研究这些嗜硼生物可能有助于阐明硼中毒和缺硼机制。

参看[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ Rampelotto, P. H. (2010). Resistance of microorganisms to extreme environmental conditions and its contribution to Astrobiology. Sustainability, 2, 1602-1623.
  2. ^ Rothschild, L.J.; Mancinelli, R.L. Life in extreme environments. Nature 2001, 409, 1092-1101
  3. ^ Studies refute arsenic bug claim. BBC News. 9 July 2012 [10 July 2012]. 
  4. ^ GFAJ-1 Is an Arsenate-Resistant, Phosphate-Dependent Organism. Science. 8 July 2012 [10 July 2012]. doi: 10.1126/science.1218455.  |coauthors= requires |author= (帮助)
  5. ^ Absence of Detectable Arsenate in DNA from Arsenate-Grown GFAJ-1 Cells. Science. 8 July 2012 [10 July 2012]. doi: 10.1126/science.1219861 .  |coauthors= requires |author= (帮助)
  6. ^ Mohammad Abdul Bakir, Takuji Kudo and Yoshimi Benno. Microbacterium hatanonis sp. nov., isolated as a contaminant of hairspray. International Journal of Systemic and Evolutionary Microbiology. 2008年, 58 (Pt 3): 654–658. doi:10.1099/ijs.0.65160-0. PMID 18319473. 
  7. ^ Microbial Life Found in Hydrocarbon Lake. the physics arXiv blog 15 April 2010.
  8. ^ Schulze-Makuch, Haque, Antonio, Ali, Hosein, Song, Yang, Zaikova, Beckles, Guinan, Lehto, Hallam. Microbial Life in a Liquid Asphalt Desert.
  9. ^ A novel highly boron tolerant bacterium, Bacillus boroniphilus sp. nov., isolated from soil, that requires boron for its growth. Extremophiles Vol. 11, p. 217-224.

扩展阅读[编辑]

外部链接[编辑]