嗜極生物顧名思義,就是喜歡【極】的生物;它們是可以適應,或是說【需要】極端環(huán)境才能生長存活的生物。
即使是對于生物的探索從未停止,但科學家們直到上世紀八九十年代才真正注意到這些嗜極生物,將他們暴露在科學的顯微鏡下。它們多為簡單的單細胞生物,且多數(shù)屬于古菌;科學家們甚至以此推斷生命的起源就誕生于那些深海熱水噴口或是深?;鹕娇?。
它們所生存的從物理層面,地質(zhì)生物層面的極端環(huán)境,對于地球上絕大多數(shù)的物種都可以說是【有害】的了,不過對于他們來說卻是【舒適】的程度。
這些嗜極生物也分很多種:極酸,低營養(yǎng),高鹽——分別對應著嗜酸生物,寡養(yǎng)生物,嗜鹽生物。
對于陸成來說,他更加關(guān)心的就是嗜極生物下的一個種類:嗜熱生物。
這些生物可以生存在高達七八十攝氏度;極端條件下甚至可以達到一百攝氏度,甚至在高壓的海底,水達到一百度后無法沸騰,這些嗜極生物甚至可以忍受高于一百度的高溫。目前的最高紀錄則是一個名為Methanopyrus kandleri的嗜熱菌,有記錄的可以在水溫超過122攝氏度的高壓熱水中生存繁殖。
那么為什么正常的生物無法在高溫環(huán)境中生存呢?
因為不允許。
蛋白質(zhì)是很脆弱的東西。蛋白質(zhì)的變性失活,是指蛋白質(zhì)因為外力而失去原本形態(tài)下的二級,三級或四級結(jié)構(gòu);這些外力可能包括酸或堿,高濃度無機鹽,有機溶劑比如乙醇或是氯仿,或是高溫以及輻射。
之所以說蛋白質(zhì)很是脆弱,是因為它們的結(jié)構(gòu)是由很多不同的分子間作用力所構(gòu)成的,而其中氫鍵很脆弱,一旦氫鍵斷鍵,原本在其兩側(cè)的殘基就會分離,從而是整個折疊起來的三級結(jié)構(gòu)退化為一級結(jié)構(gòu)。
當?shù)鞍踪|(zhì)失活,整個細胞都會受到影響,細胞活性受到破壞,甚至是細胞的整體死亡。
所以,蛋白質(zhì)活性的一大關(guān)鍵就是蛋白質(zhì)折疊。各色蛋白質(zhì)的各種不同功用能夠?qū)崿F(xiàn),很大程度上都與蛋白質(zhì)折疊相關(guān)聯(lián)。蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu),就是那條長長的氨基酸序列;蛋白質(zhì)折疊則是一個物理過程,會賦予這串一級結(jié)構(gòu)一個復雜的三維立體結(jié)構(gòu),并成為它的常態(tài)。
又有人言‘結(jié)構(gòu)決定功能’,根據(jù)這條肽鏈不同的氨基酸構(gòu)成,在物理分子結(jié)構(gòu)上根究親水性,疏水性,帶電等相互作用會形成不同的三級結(jié)構(gòu),也就形成了不同的功能。
這也是為什么蛋白質(zhì)會有如此多樣性以及多功能性。
溫度是一個很常見的因素。
高溫可以影響并破壞氫鍵以及疏水相互作用。伴隨高溫的就是熱量,而這些熱量會增加分子的動能,大幅度增加分子振動頻率并最終斷鍵。隨著這些作用力的斷鏈,蛋白質(zhì)那維系功能的三級結(jié)構(gòu)會就此退化,變?yōu)橐婚L條的一級結(jié)構(gòu),并失去蛋白質(zhì)功能,也就是變性。
舉例來說,雞蛋在未煮前在蛋殼內(nèi)是液體;當雞蛋被加熱就會凝結(jié)形成煮熟時的樣子,二者間相差甚遠。而烹煮的過程就是為了讓蛋白質(zhì)變性,方便人體內(nèi)的酶消化。
在日常我們也會看到高溫加熱用以消毒,這也是使細菌的蛋白質(zhì)變性,最終破壞細菌。
難道嗜熱單細胞就不用蛋白質(zhì)了嗎?
并不!
試想一下,如果你在草地上堆了一個雪人,隨著天氣轉(zhuǎn)暖,春陽初升,雪人開始融化;再不能移動雪人至冰箱的情況下,要如何最長時間的保存這個雪人呢?
可以想辦法給雪人穿上衣服,以此避免陽光對雪人的直接接觸;或是給雪人加點膠水把雪人粘合起來;亦或是利用化學物理手段改變構(gòu)成雪人的——雪——的材質(zhì),使它對于溫度的耐受程度提高等等……
生物的手段也不過如此。首先在很多嗜熱生物中,它們構(gòu)成蛋白質(zhì)肽鏈的氨基酸中,用了過量的半胱氨酸;前文所述半胱氨酸會生成二硫鍵。
比起受到些許影響就斷鍵的氫鍵,二硫鍵相當穩(wěn)定;二硫鍵增多,整個蛋白質(zhì)就會更加穩(wěn)定更加堅固。也就是說面對高溫,嗜熱生物的蛋白質(zhì)更能耐熱,也更不容易受熱變性,從而大大提高了生物的耐熱程度;其中生成的的蛋白質(zhì)就有極端酶。
同時,在它們的細胞壁中加入了大量的飽和脂肪酸,以方便保持細胞身材和結(jié)構(gòu),另一方面也相當于生成了一層隔熱膜,保護細胞內(nèi)不不受侵害。
這,也就是陸成最后相處的安身立命之道。
在最后的幾周里,陸成從系統(tǒng)商店購買了大量的脂肪酸填充細胞壁,雖說價格很高,但所幸需要的多是火元素,在深?;鹕娇冢懗缮磉叺幕鹪乜梢哉f是源源不絕取之不盡。
而半胱氨酸在系統(tǒng)商店中尚未解鎖,但因為陸成已經(jīng)掌握了四元素融合的技巧,可以自行生成,倒也不是難事。
隨著系統(tǒng)給予的六十天保護期結(jié)束,周遭的一切危險仿佛掙脫牢籠的野獸向著陸成的生命體沖去。首當其沖的就是那恐怖如斯的高溫。
雖說陸成已經(jīng)利用了二硫鍵以及飽和脂肪酸兩大利器防護了自己,那高溫下恐怖的余熱依舊令陸成心驚膽戰(zhàn)。雖說細胞沒有生成反應神經(jīng),陸成的本體思維也還沒有完全進入細胞體,但那細胞周遭受到高溫而變得扭曲的身形如同那方舟在波濤海嘯之間隨波逐流的無力,以及對更高層次維度的盲目崇拜,祈禱,央求,并寄托在那并不存在的運氣之上,或化為泡影,或消失于天際。
是的,雖說很兇險,但陸成最終還是撐了過去。
【高溫】,這個困擾了陸成兩月有余的龐然大物,陸成撐了過去。
四個月后,陸成才最終脫離了火山口的范圍;若是一開始升級纖毛動力,恐怕此時此刻生命體已經(jīng)成為了地球上第一個消失的生命體了。
當然這僅僅是星辰大海的第一步,也僅僅只是地球生命史上的第一步。