第六章 保护期结束 (2-1)

嗜极生物顾名思义，就是喜欢极】的生物；它们是可以适应，或是说，需要】极端环境才能生长存活的生物。

即使是对于生物的探索从未停止，但科学家们直到上世纪九十年代才真正注意到这些嗜极生物。它们多为简单的单细胞生物，且多数属于古菌；科学家们甚至以此推断生命的起源就诞生于那些深海热水喷口或是深海火山口。

它们所生存的从物理层面，地质生物层面的极端环境，对于地球上绝大多数的物种都可以说是有害】的了，不过对于他们来说却是舒适】的程度。

这些嗜极生物也分很多种：极酸，低营养，高盐——分别对应着嗜酸生物，寡养生物，嗜盐生物。

对于陆成来说，他更加关心的就是嗜极生物下的一个种类：嗜热生物。

这些生物可以生存在高达七十摄氏度，极端条件下甚至可以达到一百摄氏度，甚至在高压的海底，水达到一百度后无法沸腾，这些嗜极生物甚至可以忍受高于一百度的高温。目前的最高纪录则是一个名为Methanopyrus kandleri的嗜热菌，可以在水温超过122摄氏度的高压热水中生存繁殖。

那么为什么正常的生物无法在高温环境中生存呢？

因为不允许。

蛋白质是很脆弱的东西。蛋白质的变性失活，是指蛋白质因为外力而失去原本形态下的二级，三级或四级结构；这些外力可能包括酸或碱，高浓度无机盐，有机溶剂比如乙醇或是氯仿，或是高温以及辐射。

之所以说蛋白质很是脆弱，是因为它们的结构是由很多不同的分子间作用力所构成的，而其中氢键很脆弱，一旦氢键断键，原本在其两侧的残基就会分离，从而是整个折叠起来的三级结构退化为一级结构。

当蛋白质失活，整个细胞都会受到影响，细胞活性受到破坏，甚至是细胞的整体死亡。

所以，蛋白质活性的一大关键就是蛋白质折叠。各色蛋白质的各种不同功用能够实现，很大程度上都与蛋白质折叠相关联。蛋白质的一级结构，就是那条长长的氨基酸序列；蛋白质折叠则是一个物理过程，会赋予这串一级结构一个复杂的三维立体结构，并成为它的常态。

又有人言‘结构决定功能’，根据这条肽链不同的氨基酸构成，在物理分子结构上根究亲水性，疏水性，带电等相互作用会形成不同的三级结构，也就形成了不同的功能。

这也是为什么蛋白质会有如此多样性以及多功能性。

温度是一个很常见的因素。

高温可以影响并破坏氢键以及疏水相互作用。伴随高温的就是热量，而这些热量会增加分子的动能，大幅度增加分子振动频率并最终断键。随着这些作用力的断链，蛋白质那维系功能的三级结构会就此退化，变为一长条的一级结构，并失去蛋白质功能，也就是变性。

举例来说，鸡蛋在未煮前在蛋壳内是液体；当鸡蛋被加热就会凝结形成煮熟时的样子，二者间相差甚远。而烹煮的过程就是为了让蛋白质变性，方便人体内的酶消化。

在日常我们也会看到高温加热用以消毒，这也是使细菌的蛋白质变性，最终破坏细菌。

难道嗜热单细胞就不用蛋白质了吗？

并不！

试想一下，如果你在草地上堆了一个雪人，随着天气转暖，春阳初升，雪人开始融化；再不能移动雪人至冰箱的情况下，要如何最长时间的保存这个雪人呢？

可以想办法给雪人穿上衣服，以此避免阳光对雪人的直接接触；或是给雪人加点胶水把雪人粘合起来；亦或是利用化学物理手段改变构成雪人的——雪——的材质，使它对于温度的耐受程度提高等等……

生物的手段也不过如此。首先在很多嗜热生物中，它们构成蛋白质肽链的氨基酸中，用了过量的半胱氨酸；前文所述半胱氨酸会生成二硫键。

比起受到些许影响就断键的氢键，二硫键相当稳定；二硫键增多，整个蛋白质就会更加稳定更加坚固。也就是说面对高温，嗜热生物的蛋白质更能耐热，也更不容易受热变性，从而大大提高了生物的耐热程度；其中生成的的蛋白质就有极端酶。

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