在对其它有机体是致命的条件下，一群异常的细菌却能繁茂地生长，显示出地球上生命巨大的易变性和适应性。

人们在“硫磺场”（solfatara field）看到和闻到的，简直就像但丁的“尹菲莫”一样：热泥鼓着泡从地里冒出来，空气中散发着硫磺臭气，被硫和酸所污染的水塘，看来不可能有任何生物幸存。

但是，仍然有生物可以生存。在这里，以及条件相等而不同的地方生存着一群和地球演化进程看来极不相同的微生物。它们叫做古细菌（archaebacteria），类似普通细菌的一群微生物，实际上，它们和普通细菌的关系并不比和人类更为接近。它们最显著的特点是其中的绝大部分，喜爱居住在极端的生活环境中。如有的种能生活在高于水沸点的温度中，有的种能生活在比死海含盐浓度更大的湖沼中，有的种能生活在比胃酸更酸和比家用氨水更碱的水中，还有的种能生活在深海高压之下。

关于这些古细菌，人们所知甚少。因为，把它们从真核生物（eukaryotes）之中，包括动植物高级类型和其它的微生物，如人们所熟悉的大肠杆菌（Escherichiacoil）或导致肺炎（pneumonia）的肺炎球菌属细菌（pneumococous）等分离出来，作为一个独立的界，仅才13年。

科学家们希望了解古细菌是怎样适应极端生活条件的，以及这种适应性的极限，这些课题可能具有经济价值。例如，怎样指导生物技术工业设计出能在高温和高压下工作的酶。

古细菌最富戏剧性的生活场所，就是陆上和海中的火山区，陆地上，如冰岛、意大利和黄石公园，都有这种产硫区，热气和硫磺烟雾从地中泄漏出来，在海底，硫磺气可随着摄氏百度以上高温的水，从地底热流中喷出。

西德里金斯堡大学卡尔 · 斯梯特（Karl Stetter）研究小组，从意大利的一个海底喷口处，发现一族生活在110'C以上温度中的古细菌。这是生存于这个温度中的新属，叫做Methanopyrus。110°C是它们生存的必要条件。斯梯特说，这种古细菌在98°C左右生长最好，而温度降至84°C以下时，即停止生长。

所有的古细菌，几乎大多数的种都喜欢接近或超过100'C的温度，“正常的”细菌或者是真细菌中有一族例外，它们叫做耐热细菌（Thermotoga bac. ），很早就从其剩余部分中分支出来，它们也能在90°C条件下生存。许多喜热的微生物生活在有机质中，有的用氢化合碳形成甲烷，有的用氢化合硫形成硫酸，从中获得能量。

姑无论其能源如何，这类细菌必须有法防止其蛋白质和核酸的组分被高温破坏。通常，这类大分子在60°C或70°C以上时，就会被破坏。而古细菌的蛋白质却不会。这可能具有实际意义。化学家们想发现由于高温增加了化学反应率，在此情况下，这些细菌是怎样制成在高温下启动的催化酶。

虽然，古细菌的抗高温酶的机制尚未弄清，但它们却应与其它有机体内的酶一样，由相同的氨基酸所组成，斯梯特说：“因此，它的整个结构可能有所不同/可是，迄今为止尚无一人确切地知道其不同是什么。

古细蔼必须具有一些保存其DNA不被降解的途径。斯梯特指出，在微生物体内所发现的一种类组蛋白的蛋白质，可能起着防护作用。在离体培养的DNA中，加入这种蛋白质，DNA就可以经受住比平常高30°C的温度，另一种可能性就是其体内的DNA双链较其它生物体内的DNA交织得更为结实，这样就使双链分开更为困难。

用64000美元解决这些喜热古细菌的问题是：它们究竟能耐受多高的温度？布鲁明顿的印第安那大学的一位核酸化学专家诺姆 · 柏斯（Norm Pace）说：“20年前有人会告诉你生物不能在90℃情况下生长。”而现在科学家们却竞相研究，谁能发现打破110°C现行记录的细菌。

柏斯说他曾把生长盒放到大洋中的热流出口处，发现了细菌的无性系生长在130℃或更高温度下的明显迹象。但是，他未能进一步证实水温，也未能确定他观察到的目的物，确实是剩余的细菌而不是什么膺象，柏斯还说，即使发现生活在150°C以上的细菌，他也不会惊奇，而这也就可能是细菌耐热性的上限。

如果细菌喜爱100°C的水令人惊奇，那么想想嗜盐微生物（halophiles）（或喜盐生物）它们生存在看来使海洋新鲜的水中，设在乌茨荷尔的海洋学研究所的微生物学家荷尔捷 · 琼纳斯克（Holger Jannasch）说，许多细菌能够生存于含盐量达36%的溶液中，这个百分比的溶液已经饱和——其中不能再溶解更多的盐。与此相对比，太平洋和大西洋的含盐量大约为3%，大盐湖的含盐量大约为25%。通常，高含盐量对有机体是致命的，因为它能吸出细胞内的水分和破坏正常的电解质平衡、

设在旧金山的加里福尼亚大学的一位微生物学家瓦尔基 · 斯多肯尼斯（Walther Stoeckenius）说，许多嗜盐微生物具有异常的形状。最引人注目的是一种非常薄的，完全四方形的古细菌。斯多肯尼斯说：“它们在生长时，先向一个方向延长，然后分裂，再次呈四方形。”分裂之后，它们彼此挨在一起。它们向一个方向延长后，再向另一个方向延长，他说：“结果看起来，它们好像是一张张邮票。”

喜盐古细菌最易见于用海水制盐的蒸发池中。有人飞越一连串蒸发池时，目击到它们戏剧性的颜色变化，从深绿到深红。蒸发的早期阶段，池中藻类繁茂，呈深绿色；但盐分达到饱和时，藻类死亡，只剩下了嗜盐主物，而它们的色泽呈深红色。

埃及和非洲一些地方的湖沼，不仅含盐量极高，而且也非常碱，古细菌却能很好地在其中生活。斯多律尼斯说，有些生活在盐湖中的古细菌可耐pH11.5，近似于家用氨水的碱度。

有些古细菌生活在pH值的另一极端，pH为1或更小的溶液中，比胃酸更酸而又不像电池酸液那么难闻，通常都在靠近火山或硫含量丰沛的地区，发现这些嗜酸细菌（acidophiles）。它们把硫氧化成硫酸，这些废物就造成了其环境极度的酸性。

奇怪的是，嗜酸细菌能使其体内保持中性，pH值大约为7。 斯梯特说，没有一个人确切地知道这是怎么回事，它们的膜必须有足够的韧性并具有极强的泵功能。

商业开采公司常用嗜酸细菌从低品位的矿物中，提取有价值的金属。例如，从黄铁矿，一种硫铁矿或者所谓的“愚人的黄金”中分离出金粒。提取它们最好的方法，就是把矿石放在含有细菌的酸性溶液中，使黄铁矿破碎。然后，黄金就会很容易地从溶液中迅速析出。

许多嗜酸细菌也喜欢高温，它们被恰当地命名为Acidianus infernus，生长在温度高于96°C以上，而pH水平低于1的环境中。

在加利福尼亚的斯克里普斯海洋学研究所工作的阿 · 亚扬诺斯（A. A. Yayanos）注意到，如同其它类型的细菌和甚至较高的生命形态一样，有些古细菌是嗜压细菌，在海底最深的地方才能发现。它们在非常高的压力下生长。在实验室的试验中，细菌能在131，723~141，855毫巴压力下生长，相当于深度为13~14千米深的海洋——这比最深的洋底11千米还要深。亚扬诺斯说，这类细菌实际上就需要这种极端的压力，例如，某些嗜压细菌的种，在压力少于3097.5毫巴时就不能生长。

幸好这些古细菌和其它的深海生物能抵御如此巨大的压力，没有它们的生命活动，则所有落入洋底的死亡的植物和动物就不会腐朽，嗜压细菌的生命活动有助于海洋有机质的再循环。

亚扬诺斯说，没有人其正地知道，这些生物使它们的分子结构适应如此高压而有变化，但科学家们正慢慢地收集线索。亚扬诺斯和德隆（E. Delang）曾经指出，深海细菌使不饱和的膜脂类随压力增大而增加，其效果就是使之面对高压时，能有助于保持正常的“膜流体性”（membrane fluidity）。

另外，斯梯特曾发现在高压条件下，有些古细菌会减少某些蛋白质的产出率。这些蛋白质的变化可能反映出其基因表达的变化。例如，亚扬诺斯参加的研究小组，最近从深海真细菌体内克隆出一组调整压力的基因这组基因是在28，371毫巴下，而不是在101.33毫巴下表达，其蛋白质密码看来在形成通过细胞膜的通道中起着作用。他们推测这类细菌可随着压力的增加而减少膜的通道，以改变糖营养的扩散和其它分子通过细胞壁。

或者最重要的课题就是古细菌所提供的最一般的问题，因为，它们正好表明坚强的生命究竟如何，从寒冷的海洋深处到炽热的硫磺场——地球上最接近地狱的地方——生命无所不在。

[Science，1990年1月12日]