古生菌

古生菌概述

摘要：本文简要地介绍了古生菌的发现、分类及其应用前景，并简要阐述了几类古生菌的形态特征、生理功能以及生活环境。

关键词：古生菌产甲烷菌极端嗜热菌极端嗜盐菌嗜热嗜酸菌

On the contribution of Koch

Abstract: This article briefly describes the discovery of archaea, classification and its application prospects, and briefly described the types of archaea of the morphological characteristics, physiological functions, as well as living environment.

Key words：Archaea methanogen Extreme thermophiles Extreme halophile Acidophilic thermophilic bacteria

古细菌是一类生活在今天的生物,被称为活化石细菌。它们并不是细菌,因为它们有着与细菌不同的遗传基因。它们是独立的一类生物[1]。它们之所以被称为古细菌,是因为它们的栖息生境类似于早期的地球环境（如热、酸、盐等）[2],并且在形态上跟细菌差不了多少,所以人们把它们叫做古细菌。

古细菌这个概念是1977年由Carl Woese和George Fox提出的，原因是它们在16SrRNA的系统发生树上和其它原核生物有所区别。这两组原核生物起初被定为古细菌和真细菌两个界或亚界。而Woese认为它们是两支根本不同的生物，通过对不同细菌的rRNA样品进行检测分析，他重新将其命名为古菌和细菌，这两支和真核生物一起构成了生物的三域系统[3]。

古细菌域又可再细分为三个类群[4]：广古生菌界（包括甲烷球菌属和热球菌属），泉古生菌界（包括硫化叶菌属和热叶菌属），古生古菌界。其中古生古菌界比较不寻常，该亚群中存在的任何成员均不可获得纯培养，证实他们的存在只是根据获得的混合微生物群落的16SrRNA序列推测出来的。现在对古生菌的研究主要集中在以下四个类群：产甲烷菌、极端嗜盐菌、极端嗜热菌以及嗜热嗜酸细菌。

产甲烷细菌是一群迄今为止所知的最严格厌氧的能形成甲烷的化能自养或化能异养的古菌群。它们的形态以杆状和长丝状为主。细胞的宽为0.5-1.0um,不形成芽孢，产生鞭毛，不运动。革兰氏染色反应不定。在化学组成上与其他细菌差距甚大。它的细胞壁不含有真正的肽聚糖，而是含有假肽聚糖[5]。细胞壁没有细菌细胞壁胞壁质的特征，而是富含有各种表层蛋白。其细胞膜的主要成分为植烷醇基甘油醚。产生甲烷细菌主要生活在多水、缺氧的沼泽和湿地等环境中。它们通过将CO2还原成CH4而获得能量生长，电子供体仅限于H2、甲酸和CO。氨为唯一氮源，硫化物可作为硫的来源[6]。

极端嗜盐菌是古细菌的典型代表之一。它们的细胞常呈现杆状、球状、三角形、多角形、盘形等多种形态。革兰氏染色呈阴性。极生鞭毛，运动或不运动。好氧或兼性厌氧。细胞内含有各种色素。其细胞壁也不含有肽聚糖。细胞膜成分为类异戊二烯甘油醚酯[7]。它们具有利用光能驱动质子泵的作用，因此可利用质

子梯度所产生的能量合成ATP。极端嗜盐菌主要分布在高盐环境中，如盐湖、盐碱湖、晒盐场、以及含盐量高的土壤中等。

极端嗜热菌是一类偏喜高温的古生菌。他们中的所有成员都具有800C以上的最适温度。绝大多数为专性厌氧菌。营养类型有化能有机营养型、化能无机营养型以及兼性营养型。它们主要分布在温泉、火山地、地热区土壤及海底火山附近等处[8]。它们能够以不同的呼吸方式获得能量，但在很多情况下元素硫起关键作用，因为它在极端嗜热菌的代谢过程中不仅能够做电子的供体而且也可以做电子的受体。

嗜热嗜酸菌一般是没有细胞壁的细菌。它们专性嗜热嗜酸且只在极低pH条件下才能生长。它们形态具有多样性。仅有一个三层结构的细胞膜，无真正的细胞壁，膜中的脂质为植烷基二甘油四醚。革兰氏染色呈阴性。营养类型为兼性厌氧型。它们往往生长在火山区或含硫量极为丰富的地区。能氧化还原态的硫化物和金属硫化物，以从其中取得能量[9]。

当然，古细菌并不是仅局限于这四大类。研究还发现有些古生菌为极端嗜碱菌、极端嗜压菌、极端嗜冷菌等等[10]。这些不同类型的古生菌各自有着不同的形态特征、生理功能及生活条件。对于这些古生菌的研究有着重要的生物学意义。尤其是极端微生物代谢产生特有的生物活性物质以及自身的一些活性物质,已广泛应用于许多领域[11]。例如现在PCR仪中所使用的Taq酶就是从嗜热菌中提取的，正是利用了这种酶的耐高温特性。可见，古生菌的开发和应用有着十分广阔的前景。参考文献：

[1]瘐晋 ,周洁. 生命起源的活化石:古细菌[J]. 飞碟探索, 2003.(04) .

[2]刘志恒主编.现代微生物学.北京：科学出版社.2002.7.

[3][英]波斯特盖特著.周启玲，周育，毕群译.微生物与人类.北京：中国青年出版社.2007.

[4][英]尼克林等著，林稚兰译，微生物学（第2版）.北京：科学出版社.2004.9.

[5]周德庆主编.微生物学教程（第二版）.北京：高等教育出版社.2002.5.

[6]胡正嘉主编.微生物学. 北京：中国农业出版社.2000.6.

[7]闵航主编.微生物学.杭州：浙江大学出版社.2005.2.

[8]任红妍. 嗜热微生物[J]. 生物学通报.1995. (03)

[9]柳耀建,林影,吴晓英. 极端微生物的研究概况[J]. 工业微生物, 2000 .(03) .

[10]迟桂荣. 极端环境微生物的研究概况[J].德州学院学报.2001. (02)

[11]赵春杰，吕耀龙，马玉玲. 极端微生物研究进展[J].内蒙古农业大学学报,2008. (01)