生活在黄石国家公园里的嗜热生物

嗜极生物（英文：Extremophile），或者称作嗜极端菌，是可以（或者需要）在“极端”环境中生长繁殖的生物，通常为单细胞生物。^[1][2]与此相对的，在较为温和的环境中生活的生物，可称为中温生物(Mesophile)和中性生物(Neutrophile)。“极端”环境的定义是人类中心论的，而对这些生物本身而言，这些环境却是很普通的。也就是说，严格来讲，这些“极端环境”是一些生物可以生存的地方，不论人类认为这些地方是普通的还是极端的。举例来说，人可以被分类为嗜温好氧生物。

当我们描述这些从人类看来极端的环境中生存的生物时，多数嗜极生物属于古菌，尽管有时候这个词包含一些细菌和真核生物。并非所有的嗜极生物都是单细胞的。比如嗜冷的蛩蠊（昆虫）和南极磷虾（甲壳类），以及能在任何环境都能存活的熊虫（缓步动物门）就属于嗜极后生动物。

嗜极生物的种类[编辑]

对于嗜极生物有很多种分类方法，都是根据其选择与其它生物“正常”环境不同的特性分类的。这些分类并不互相排斥。比如，在地下深处高温岩石中生活的生物既是嗜热生物，也是嗜压生物。

• 氧气含量（最终电子受容体）
  • 好氧生物(Aerobic organism)：在有氧存在的环境下生长的生物。
    • 专性需氧生物(Obligate aerobe)：在10～20％有氧环境下生长的生物。
    • 兼性需氧生物(Facultative aerobe)：在无氧到20％有氧环境下生长的生物。
    • 微需氧微生物(Microaerophile)：需要在2～10％有氧环境下生长的生物。
    • 纳需氧微生物(Nanaerobe)：需要在2％以下有氧环境下生长的生物。
  • 厌氧生物(Anaerobe organism)：不需要氧气生长的生物。
    • 专性厌氧生物(Obligate anaerobe)：需要完全缺氧环境维持生活。
    • 兼性厌氧生物(Facultative anaerobie)：在有氧的环境中进行有氧呼吸，在缺氧的环境下，部分会进行发酵，部分则进行无氧呼吸。
    • 耐氧厌氧生物(Aerotolerant)：可以在有氧气的环境下生存，但它们不会使用氧气作为最终电子受容体。
• 营养类型
  • 无机自养生物(lithoautotroph)：使用无机物作为电子来源利用无机碳源制造生物量。
    • 化能自养生物(Chemolithotrophs)：利用化学能量固定无机碳源而制造生物量
    • 光能自养生物(Photolithotrophs)：使用光作为能量来源，以无机物（水）作为电子供体且利用有机物碳源。
  • 无机异养生物(lithoheterotroph)：使用无机物作为电子来源利用有机物碳源制造生物量。
    • 化能异养生物(Chemoorganotrophs)：利用化学能量，利用有机物碳源。
    • 光能异养生物(Photoorganotrophs)：使用光作为能量来源，利用有机物碳源。
  • 混合营养生物(Mixotroph)：同时进行无机营养与有机营养的生物。
• 温度
  • 高温生物(Thermophilc organisms)：可以在60℃以上生活的生物。
    • 超嗜热生物(Hyperthermophile)：可以在更高的温度下（约85～130℃）生活的生物，最低55℃以上。
    • 极端嗜热生物(Extremely Thermophile)：可以在比较高的温度下（约80～85℃）生活的生物，最低40℃以上。
    • 专性嗜热生物(Obligetely Thermophile)：可以在相对高的温度下（约60～80℃）生活的生物，最适65～70℃，最低40℃以上。
    • 兼性嗜热生物(Thermotroph)(Facultative Thermophile)：最适生长温度介于45℃～60℃之间，最高在50～65℃之间，最低30℃以下。
    • 耐热生物(Thermotrophs)(Thermotolerant)：最适生长温度仍在中温范围内，最高在45～55℃,最低30℃以下。
  • 中温生物(Mesophile)：可以在15-60℃生活的生物。
  • 低温生物(Halophilic organisms)：可以在15℃以下生活的生物。
    • 耐冷生物(Psychrotrophs)(Psychrotolerant)：最高生长温度20℃以上，最适15℃以上，在0～5℃可生长繁殖。
    • 兼性嗜冷生物(Psychrotroph)(Facultative Psychrophil)：能在0～7 ℃下生长，最适为20～40℃，最高高于35 ℃。
    • 专性嗜冷生物(Obligetely Psychrophile)：最适生长温度15℃或更低，最高生长温度20℃或更低 ，最低生长温度0℃或以上。
    • 极端嗜冷生物(Extremely Psychrophile)：能在-15～10 ℃下生长，最适生长温度-2℃以上，10℃则不能生长。
    • 嗜冰生物(Cryophiles)：生长温度-10℃以下，有些适应温度低于-20℃～-200℃。
• pH值
  • 嗜酸生物(Acidophilc organisms)：
    • 嗜硫酸生物(Sulphophiles)：代谢产物是硫酸，具有高度酸性pH值接近0。
    • 极端嗜酸生物(Extreme Acidophiles)：生活在火山地区的酸性热水中，能生活在pH值1以下的环境中。
    • 专性嗜酸生物(Obligate Acidophiles)：生长上限pH值小于等于3，最适宜生长pH值在1.0～2.5的环境中。
    • 嗜酸生物(Acidophiles)：在pH3～5之间最适或生长良好。
    • 兼性嗜碱生物(Facultive Acidophiles)：最适生长pH小于3并且在中性环境中也能生长。
    • 耐酸生物(Acidtolerant)：生长在pH3～5，pH3以下不能生长，但在中性pH下也能生活的生物。
  • 中性生物(Neutrophile)：最适生长pH值5～9。
  • 嗜碱生物(Alkaliphilc organisms)：
    • 耐碱生物(Aalkalotolerant)：在pH7～9生长，pH9.5以上不能生长，而生长的最适pH为中性或接近中性的生物。
    • 兼性嗜碱生物(Facultive Alkaliphiles)：最适生长pH大于等于10并且在中性环境中也能生长。
    • 嗜碱生物(Alkaliphiles)：在pH9～10之间最适或生长良好，在pH6.5左右不能或仅能缓慢生长。
    • 专性嗜碱生物(Obligate Alkaliphiles)：最适生长pH值大于等于10，在pH低于8～9时不生长。
    • 极端嗜碱生物(Extreme Alkaliphiles)：多数生活在盐碱湖或碱湖、碱池中，生活环境pH值可达11.5以上。
• 盐度
  • 非嗜盐生物(Non Halophile)：最适生长盐度即氯化钠浓度小于2%。
  • 耐盐生物(Halotolerant)：既能在低盐度下正常生活4，又能在2～12%(0.2～2.5mol/L)氯化钠浓度高盐度环境下生活。
  • 极端耐盐生物(Extreme Halotolerant)：既能在低盐度下正常生活，又能耐受12%(2.5mol/L)以上氯化钠浓度。
  • 嗜盐生物(Halophile)：需要最少0.2M盐浓度生活的生物。
    • 兼性嗜盐生物(Facultative Halophiles)：既能在0.1mol/L氯化钠浓度低盐度下正常生活，又能在(0.5～2.5mol/L)高盐度环境下生活。
    • 低度嗜盐生物(Slight Halophiles)：耐受2%～3%(0.2～0.5mol/L)氯化钠浓度。
    • 中度嗜盐生物(Moderate Halophiles)(Mesohalophilic)：耐受3%～12%(0.5～2.5mol/L)氯化钠浓度。
    • 边缘极端嗜盐生物(Borderline Extreme Halophiles)：最适合(1.5～4mol/L)氯化钠浓度中生长。
    • 极端嗜盐生物(Extreme Halophiles)：耐受12%～30%(2.5～5.2mol/L)氯化钠浓度。
• 渗透压（水分活度Aw，也称水活性）
  • 耐高渗生物(Osmotolerant )：在普通环境下生长，也能耐受高渗透压的环境。水活性很低。
  • 嗜高渗生物(Osmophile)：适应高渗透压的环境下，如高糖浓度的环境下生长。水活性很低。
• 营养物浓度
  • 富营养生物(Copiotroph)：在营养物浓度很高（10gC/L）的环境中生活的生物。
  • 兼性贫营养生物(Facultative Oligotroph)：一些在富营养培养基中经反复培养后也能适应并生长的贫营养生物。
  • 专性贫营养生物(Obligate Oligotroph)：在营养物浓度很低（1~15mgC/L）的环境中生活的生物。
• 岩内生物(Endolith)：生活在岩石内部的生物。
  • 裂隙岩内生物(Chasmoendolith)：生活在岩石的裂隙和裂缝的生物。
  • 隐藏岩内生物(Cryptoendolith)：生活在多孔岩石腔体空洞结构的生物。
  • 真岩内生物(Euendolith)：凿岩生物，进入到岩石内部，形成符合的身体形状的隧道。
• 石下生物(Hypolith)：生活在沙漠地区或极地岩石之下的生物。
• 压力（静水压）
  • 常压生物：最适生长压力为1个大气压的正常压力。
  • 耐压生物(Piezophilerant)：最适压力为正常大气压，但也能耐受500个大气压以下的高压力。
  • 嗜压生物(Piezophile)：最适生长于高压环境的生物。
    • 兼性嗜压生物(Facultative Piezophiles)：正常大气压下能生活，500个大气压上也能生活。
    • 专性嗜压生物(Obligate Piezophiles)：最适生长压力为500个大气压以上，最高可达1000个大气压以上，低于40个大气压不能生活。
  • 嗜重生物(Barophile)
• 重力
  • 耐超重生物(Hypergravity organisms)(Hyperaccelerations)：在超过1.5万倍至40万倍地球重力的超重环境下可以生存。
  • 耐低重力生物(Hypogravity organisms)：在低重力的环境下正常生存。
• 辐射
  • 耐辐射生物(Radioresistant)：可以忍受5000戈瑞以上高强度辐射的生物，对紫外线、电离辐射等都具有极强抗性的。
• 真空
  • 耐真空生物
• 脱水
  • 耐脱水生物
• 干燥
  • 耐旱生物(Xerophile)：只需要少量水分就能生活的生物。
• 极端化学环境
  • 耐毒性生物(Toxitolerante)：在有毒物质存在时仍能生长的生物。有毒物质的耐受值(Toxitoleranz)1（非常敏感）到9（高耐受性）。
  • 耐二氧化碳生物(Capnophile)：在纯二氧化碳环境仍能生长的生物。
  • 耐甲烷生物(Methanophile)：适合于高浓度的甲烷环境的生物。
  • 耐金属生物(Metallotolerant)：可以忍受高浓度重金属，如铜、镉、砷、锌的生物。 例子如：Ferroplasma sp., Cupriavidus metallidurans 和 GFAJ-1.^[3][4][5]
  • 耐有机溶剂生物(Organic-solvent-tolerant,OST)：可适应各种亲脂性溶剂如烷烃、烷醇、芳香烃的毒性。
• 多种极端环境
  • 兼性嗜极生物(Facultatire extremophilie)：生命体能在两种或两种以上的极端环境条件下生存。
    • 嗜热嗜酸生物(Thermoacidophile)
    • 嗜热嗜碱生物(Thermoalkaliphile)
    • 嗜冷嗜碱生物(Psychroalkaliphile)
    • 嗜盐嗜碱生物(Haloalkaliphile)
  • 聚-嗜极生物(Polyextremophile)：生命体能在多种的极端环境条件下生存。

新确定的嗜（-philes）极端生物类型总是在不断增加。化妆品产品的污染是罕见的，但是在发胶中发现的Microbacterium hatanonis是一种特别的极端生物。^[6]在沥青湖彼奇湖(Pitch Lake)中就有微生物生活，研究表明沥青湖中的极端微生物在10⁶ 到 10⁷ 细胞/克。^[7][8]最近一个具有硼耐受性的强嗜硼生物(Borophiles)细菌Bacillus boroniphilus被发现。^[9] 研究这些嗜硼生物可能有助于阐明硼中毒和缺硼机制。

参看[编辑]

• 嗜食极端生物(Extremotroph)