極端環(huán)境中的微生物：

在自然界中，有些環(huán)境是普通生物不能生存的，如高溫、低溫、高酸、高堿、高鹽、高壓、高輻射等。然而，即便是在這些通常被認為是生命禁區(qū)的極端環(huán)境中，仍然有些微生物在頑強的生活著，我們將這些微生物叫做極端環(huán)境微生物或簡稱為極端微生物。

在地球的南北極地區(qū)、冰窖、終年積雪的高山、深海和凍土地區(qū)，生活著一些嗜冷微生物。專性嗜冷菌適應(yīng)在低于20℃以下的環(huán)境中生活，高于20℃即死亡。有一種專性嗜冷菌，在溫度超過22℃時，其蛋白質(zhì)的合成就會停止。專性嗜冷菌的細胞膜內(nèi)含有大量的不飽和脂肪酸，而且會隨溫度的降低而增加，從而保證了膜在低溫下的流動性，這樣，細胞就能在低溫下不斷從外界環(huán)境中吸收營養(yǎng)物質(zhì)。兼性嗜冷菌生長的溫度范圍較寬，最高溫度達到30℃時還能生活。嗜冷微生物是導(dǎo)致低溫保藏食品腐敗的根源。

嗜熱菌俗稱高溫菌，廣泛分布在溫泉、堆肥、地熱區(qū)土壤、火山地區(qū)以及海底火山地等。兼性嗜熱菌最適宜生長溫度在50-65℃之間，專性嗜熱菌最適宜生長溫度則在65-70℃之間。在冰島，有一種嗜熱菌可在98℃的溫泉中生長。在美國黃石國家公園的含硫熱泉中，曾經(jīng)分離到一株嗜熱的兼性自養(yǎng)細菌——酸熱硫化葉菌（Sulfolobus），它們可以在高于90℃的溫度下生長。近年來，這種細菌已受到了廣泛重視，可用于細菌浸礦、石油及煤炭的脫硫。在一些污泥、溫泉和深海地熱海水中，生活著能產(chǎn)甲烷的嗜熱細菌，生活的環(huán)境溫度高，鹽濃度大，壓力也非常高，在實驗室很難分離和培養(yǎng)。嗜熱真菌通常存在于堆肥、干草堆和碎木堆等高溫環(huán)境中，有助于一些有機物的降解醫(yī)|學教育網(wǎng)搜集整理。在發(fā)酵工業(yè)中，嗜熱菌可用于生產(chǎn)多種酶制劑，例如纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶、菊糖酶等，由這些微生物中產(chǎn)生的酶制劑具有熱穩(wěn)定性好、催化反應(yīng)速率高，易于在室溫下保存。近年來，嗜熱菌研究中最引人注目的成果之一就是將水生棲熱菌中耐熱的Taq DNA聚合酶用于基因的研究和遺傳工程的研究以及基因技術(shù)的廣泛應(yīng)用中。

嗜酸菌分布在酸性礦水、酸性熱泉等地區(qū)，如氧化硫硫桿菌在pH值低于0.5的環(huán)境中仍能存活，專性自養(yǎng)嗜酸的氧化亞鐵硫桿菌（Thiobacillus ferrooxidans）能氧化硫和鐵，并產(chǎn)生硫酸，這兩種細菌都是極端嗜酸菌。在酸性環(huán)境中，還存在能夠氧化鐵的鉤端螺旋菌（Leptospira）。嗜酸硫桿菌（Thiobacillus acidophilus）是一種能進行化能自養(yǎng)和化能異養(yǎng)生長的細菌，最適生長pH值在3.0—3.5之間的環(huán)境中。在酸性環(huán)境中，還生活著一些嗜酸嗜熱的芽孢桿菌（Bacillus），在60—65℃、pH3-4的條件下，生長速率達到最大。這種細菌能利用碳水化合物或氨基酸作為營養(yǎng)源。在酸熱環(huán)境中生長繁殖的一種最異常的微生物是嗜酸熱原體（Thermoplasma acidophilum），它的最適生長溫度為59℃，最適pH為2左右，無細胞壁，對營養(yǎng)要求相當復(fù)雜，必需利用酵母膏作為營養(yǎng)基質(zhì)，但必須有天然的有機營養(yǎng)才能生長。此外，在酸性環(huán)境中，還生活著許多嗜酸的真核微生物，如橢圓酵母、紅酵母等。有一種頭孢霉（Cephalosporium），能在濃度為10%以上的硫酸中生長，并要求培養(yǎng)基中含有4%的硫酸銅，它是迄今發(fā)現(xiàn)的抗酸能力最強的微生物。多年來，一些嗜酸細菌被廣泛用于銅等金屬的細菌浸出。另外，人們也在嘗試利用硫桿菌分解磷礦粉，通過提高其溶解度來增加磷礦粉的肥效。

在堿湖及一些堿性環(huán)境中，甚至在一些中性環(huán)境中，可分離出嗜堿微生物。專性嗜堿微生物可在pH11—12的條件下生長，但在中性pH條件下卻不能生長。例如巴氏芽孢桿菌（Bacillus pasturii）、嗜堿芽孢桿菌（Bacillus alcalophilus）等細菌即是如此。在高pH的堿水泉中，曾分離出一種黃桿菌（Flavobacterium），它在pH11.4的條件下生長良好。在石灰湖出現(xiàn)富營養(yǎng)化的水體中，許多藍細菌也是嗜堿菌，它們最適的生長pH值在9—10之間，有一種藻類甚至能在pH13的強堿條件下生長，這是迄今發(fā)現(xiàn)的抗堿值最高的微生物。近年來，人們還發(fā)現(xiàn)了嗜堿的能進行光合作用的細菌。嗜堿菌在發(fā)酵工業(yè)中，可作為許多種酶制劑的生產(chǎn)菌。例如嗜堿芽孢桿菌產(chǎn)生的彈性蛋白酶適宜作用彈性蛋白，而且在高pH條件下裂解該種蛋白質(zhì)的活性可以大大提高。由嗜堿細菌產(chǎn)生的蛋白酶具有堿性條件下催化活力高、熱穩(wěn)定性強之優(yōu)點，常作為洗滌劑的添加劑。由嗜堿芽孢桿菌產(chǎn)生的木聚糖酶能夠水解木聚糖產(chǎn)生木糖和寡聚糖，因此可用來處理人造纖維廢物，而堿性β甘露聚糖酶降解甘露聚糖產(chǎn)生的寡糖可作為保健品的添加劑。

嗜鹽菌通常分布在曬鹽場、鹽湖、腌制品中以及世界上著名的死海中。嗜鹽菌能夠在鹽濃度為15—20%的環(huán)境中生長，有的甚至能在32%的鹽水中生長。極端嗜鹽菌有鹽桿菌（Halobacterium）和鹽球菌（Halococcus），屬于古菌。鹽桿菌細胞含有紅色素，所以在鹽湖和死海中大量生長時，會使這些環(huán)境出現(xiàn)紅色。一些嗜鹽細菌的細胞中存在有紫膜，膜中含有一種蛋白質(zhì)，叫做細菌視紫紅質(zhì)，能吸收太陽光的能量。嗜鹽菌能引起食品腐敗和食物中毒，副溶血弧菌（Vibrio parahaemolyticus）是分布極廣的海洋細菌，也是引起食物中毒的主要細菌之一，通過污染海產(chǎn)品、咸菜、烤鵝等致病。嗜鹽菌可用于生產(chǎn)胞外多糖、聚羥基丁酸（PHB）、食用蛋白、調(diào)味劑、保健食品強化劑、酶保護劑、計算機存儲器等，還可用于海水淡化、鹽堿地改造利用以及能源開發(fā)等。