微生物也许能让我们了解很多关于生命的奥秘，最近，在死海中发现的一种极微小的生物让科学家们探知了更多有关生物技术、癌症，甚至可能的外星生命的秘密，这种叫做嗜盐菌的极小微生物，也许还隐藏着解决宇航员在太空旅行中的一个难题：如何让宇航员在太空中免受宇宙射线的伤害。

星际太空中充满了辐射，辐射的射线能够穿透宇航员的身体，损伤人体细胞中的DNA，引发癌症和其他疾病，DNA损伤也是生活在地球上的人类患各种癌症的原因之一。

嗜盐菌似乎是修复DNA损伤的高手，这一点正是科学家们想从这种很小的微生物那里了解的奥秘。近年来，美国马里兰大学在美国航空航天局(NASA)的资助下，进行了一系列这方面的研究，包括嗜盐菌自我修复能力的极限等，研究人员用最先进的基因技术观察嗜盐菌究竟是如何保护其DNA不受伤害的。

马里兰大学的研究人员用辐射轰击法破坏嗜盐菌的DNA，使其分裂成为碎片，但是它们在几个小时的时间里就能够将所有的染色体“召集”到一起，重新恢复正常功能。研究人员发现，嗜盐菌能够耐受致命的紫外线辐射和极端的干燥环境，甚至在真空环境中也能继续生存。

死海并非死亡之海

嗜盐菌为何能有如此顽强的生存能力？是什么原因让嗜盐菌具备如此神奇快速的DNA修复机制？这些机制又是如何运作的？马里兰嗜盐菌研究项目主任乔斯林·迪鲁吉罗(Jocelyne DiRuggiero)对这些问题已经研究探索了5年，她认为，根本的原因在于这些微生物是在一个原本就不适合生命生存的地方生存和进化的，即盐浓度很高的水域里，比如死海。

死海中的盐浓度是正常海水的5～10倍，多数海洋生命在死海里很快就会死亡。极高的盐份会损害有机体的细胞，特别是细胞中的DNA，这是因为DNA分子已经适应周围密集水分子的环境。事实上DNA要依靠这些水分子来保持双螺旋结构的完整并避免受到损伤。但是在含盐量极高的海水中，溶解的盐会挤走水分子，部分地剥夺了DNA与水接触的需要，DNA长链分子受到损伤，甚至断裂，引起细胞功能异常甚至死亡。

迪鲁吉罗认为，在这种含盐极高的极端环境中生存和进化，正是嗜盐菌能够承受辐射和其他恶劣环境的原因。她解释道，“高盐浓度导致与辐射类似的后果，即DNA受损，因此，如果有机体能够适应高盐环境，那么它们也同样具有修复由于其他原因如辐射等引起的DNA受损的能力。”

美国航空航天局出资资助了这项研究，迪鲁吉罗和她的研究小组在最近进行的一系列实验中正在逐步揭开嗜盐菌DNA修复机制之谜。

多数微生物，如生活在人体肠道里的大肠杆菌，在强烈紫外线的照射下会全部死亡，但是当研究人员将嗜盐菌置于强烈的紫外线光束照射下时，80%的嗜盐菌都活了下来，而且它们能够继续正常生存和繁殖。

研究人员利用美国航空航天局戈达德太空中心的真空室做了另一个实验，他们将嗜盐菌细胞置于模拟太空的真空环境里，又一次证明了高盐度海水的生存环境给了嗜盐菌应付极端环境的优势。

在真空环境里，水分很快蒸发消失，留下的盐分形成了结晶体，嗜盐菌极微小的细胞被这些盐的晶体层层裹住，当然还包括一小部分被留住的水。

这些盐的晶体就像一个个小房子，嗜盐菌细胞躲藏在里面能够避免进一步的干燥缺水，被困在盐粒晶体内的嗜盐菌细胞可以在很长的一段时间内处于半休眠状态。如果盐的晶体有机会重新溶入有水环境中，嗜盐菌细胞会重新活跃起来，修复由于缺水引起的DNA损伤，迅速恢复正常的生存活动。

一些科学家甚至称已经发现了2.5亿年前被困在盐的沉淀物中但仍然活着的嗜盐菌，这一结论目前尚存争议，但如果这是事实，那么对于寻找火星微生物生命将具有极其重要的意义。

火星探测器“勇气号”和“机遇号”发现火星表面曾有过盐水淹漫的迹象，但火星的水在以后漫长的岁月里渐渐蒸发掉了。因此，果火星上曾有微生物生存过，只是后来水逐渐蒸发，微生物则被包在了盐的晶体中，那么它们很有可能一直活到了现在。研究人员认为，从地球上嗜盐菌研究中获得的证据来看，完全有这个可能。

图为墨西哥某地盐厂附近的一个盐池，从空中拍摄的照片显示了在浓盐环境下仍然生机勃勃的嗜盐菌

解读“生命之书”

研究人员还想进一步弄明白这些嗜盐菌是如何在他们所做的这一系列实验中存活下来的。迪鲁吉罗研究小组和西雅图系统生物技术研究所的科学家们用现代基因测试工具观察嗜盐菌细胞DNA受损的全过程，他们发现，这些嗜盐菌在受到强烈紫外线照射和被置于模拟太空真空环境后，其整套“分子修复工具”都被激活了。

所谓“分子修复工具”是一种叫做酶的蛋白质，酶在所有活细胞中承担着最为繁重的工作，它们促使形成数千种生命存在所需要的化学反应，如分解食物，修复DNA缺陷等。嗜盐菌里有着一定数量承担修复工作并“随时待命”的酶，当受到致命辐射剂量照射时，这些“埋伏”着的酶会很快出动对DNA进行“抢救”工作。

然后，其他种类的酶继续其修复工作，并激活产生这些酶的基因，科学家通过基因检测方法发现了基因的有关活动。通过基因检测技术，迪鲁吉罗的研究小组发现在进行DNA修复时，嗜盐菌在某种意义上可以说是一种能够“起死回生”的微生物，在其2400个基因的基因组里包含了好几套独特的DNA修复机制。

在嗜盐菌的这些DNA修复“工具”中，有的在其他动植物中也有，有的则是细菌中才有的，还有些则是一种叫做archaea的太古代微生物所特有的(嗜盐菌所属的种类)，而嗜盐菌在这方面则近乎无所不能，它们拥有所有这些修复机制。除此之外，嗜盐菌还有几种别的物种所没有的新奇的DNA修复机制，它们是科学家以前所从未见到过的。

所有这些DNA修复机制，对于研究人类身上的DNA修复功能具有重要的意义，对于增强人体修复DNA受损的自然能力也许能够开辟新的途径，并将极大地造福太空旅行的宇航员。

迪鲁吉罗解释道，archaea太古代微生物中的许多修复蛋白质与真核细胞(包括你我在内的生命组成形式)中的修复蛋白质非常相似，因此archaea可以用作一个简单的研究模式来研究发生在真核细胞内的复杂过程。

研究证明，嗜盐菌的这些新奇的分子修复“工具”在工业和生物技术领域内也有广泛的应用前景。毕竟，正是在研究嗜盐菌的“表亲”——一种嗜热微生物——的过程中，科学家才发现了能够进行DNA复制的蛋白质，从而使得人类基因组排序成为可能。如果没有这种微生物的启示，也许人类基因组计划就无从得以实现。

小小细菌虽然毫不起眼，但对于我们人类来说也许意义重大。