自然界神奇“偷基因”生存策略:给物种带来顽强生命力

2016年11月17日 09:04 新浪科技 微博
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冰岛火山区发现的名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻。冰岛火山区发现的名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻。
在冰岛首都雷克雅未克附近的一块岩石上,生长着一种名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻。图中岩石上黄色的是硫磺沉积物,绿色的则是温泉红藻。  在冰岛首都雷克雅未克附近的一块岩石上,生长着一种名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻。图中岩石上黄色的是硫磺沉积物,绿色的则是温泉红藻。
在冰岛首都雷克雅未克附近的一个温泉中,岩石上黄色的是硫磺沉积物,绿色的则是温泉红藻。在冰岛首都雷克雅未克附近的一个温泉中,岩石上黄色的是硫磺沉积物,绿色的则是温泉红藻。
生命之树:有时基因会从一根树枝跳到另一根树枝。生命之树:有时基因会从一根树枝跳到另一根树枝。
绿叶海天牛直接从海藻那里获取了负责修复叶绿体的基因,因此它们也拥有了光合作用的能力。绿叶海天牛直接从海藻那里获取了负责修复叶绿体的基因,因此它们也拥有了光合作用的能力。

  新浪科技讯 北京时间11月3日消息,据国外媒体报道,世界上最顽强的生命形式是什么?科学家们在寻找这一问题答案的过程中,发现了自然界一种“偷”的生存策略。一些生物可以生存于极热、极寒、极酸、极毒的极端环境中,比如美国黄石国家公园沸腾的温泉中的一种水藻,它的生存秘密就是从其它生命形式那里偷来生存的必要基因,而不是从父辈那里遗传。这种“偷基因”的生存策略就是所谓的“水平基因转移”。

  世界上最顽强的生命形式是什么?是“不死的小强”吗?蟑螂以及生命顽强而著称,有人甚至相信它们能够在一场核灾难中幸存。水熊可能生命力更为顽强,已有科学证明水熊能够在外太空环境中生存。现在,它们又遇到了另一个竞争对手,一种名为“Galdieria sulphuraria”的温泉红藻可以在美国黄石国家公园沸腾的温泉中生存,这些温泉水来自地底,其中含有大量的砷和重金属,其腐蚀性相当于蓄电池的酸液。那么,这种水藻的生命秘密是什么呢?一个字,偷。它们从其它生命形式那里偷来生存的必要基因。这种生存策略在自然界中可能比我们想像中的要普遍得多。

  绝大多数生存于极端环境中的生物都是单细胞微生物,细菌或者古生菌。这些简单、古老的生命形式没有其它动物那么复杂的生物学特征,但是它们的这种简单性也是一种优势:它们能够更好地适应极端条件。数十亿年来,它们躲藏于世界上最不适宜生命存在的环境中,如地层深处、海洋底部、永冻土中或沸腾的温泉中。经过数十亿年的进化,它们的基因已经发展到可以帮助它们对付几乎任何事物。如果有其它更为复杂的生物经过,它们有可能找到一种更为有效的进化捷径,比如,去偷那些能够帮助它们在极端环境中生存的基因。这样它们就不用经过数百万年的艰苦进化,很轻易拥有这些生存能力。

  这就是为什么这种温泉红藻拥有顽强生命力的原因。在意大利、俄罗斯、冰岛以及美国黄石国家公园沸腾的硫磺温泉中,能够发现温泉红藻在其中“快乐地生活”。这些沸腾的温泉有的水温高达56摄氏度。虽然在高达100摄氏度的热液中也有发现某种细菌的存在,在海底热液出口处高达110摄氏度的环境中也有少数细菌活动,但是,对于拥有更复杂生命形式的真核细胞生物(包括动物、植物)来说,能够耐56摄氏度的高温已非常了不起。温泉红藻也是一种植物。大多数植物和动物都无法忍耐如此高温。热量会分解蛋白质中的化学键,从而对酶产生破坏性效果。细胞膜也会变薄、破损,进而导致细胞破裂。

  更令人震惊的是这种红藻的耐酸性。一些温泉的PH值在0到1之间。酸性物质会干扰细胞内的蛋白质和酶,造成生物体内一些生命必需的化学反应发生混乱。美国俄克拉荷马州立大学生物学家Gerald Schoenknecht介绍说,“其它大多数生命形式都无法忍耐极端的高温和酸度。温泉红藻可以在PH值为0的环境中生存,这相当于在稀释后的蓄电池酸液中生存。其它大多数生物体,甚至细菌都无法在PH值如此低的环境中生存。”温泉红藻生命力强大并不仅仅体现于耐高温和耐酸性。这种红藻可以抵抗住砷、汞等毒性,还可以生存于盐度极高的环境中。对于大多数生命形式来说,这些有毒元素往往是致命的。而在盐度极高的环境中,太多的盐会阻止植物细胞汲取水份,造成植物脱水、枯萎。

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