自然界的“基因大盗”
在意大利、俄罗斯、冰岛以及美国黄石国家公园沸腾翻滚的硫磺温泉中,生活着一种温泉红藻。这些来自地底的温泉,有的水温高达 56℃,而且含有大量的砷和重金属,腐蚀性极强。大多数植物和动物都无法忍耐如此高温,但是温泉红藻却能够忍耐如此的高温,实属难能可贵。
这种红藻生命力强大不仅体现在不惧怕高温,还表现出超强的耐酸性,它甚至能在 pH 值为0的强酸环境中存活。生物体细胞内的蛋白质和酶会因酸性物质的干扰,使一些生命必需的化学反应发生混乱,而温泉红藻却毫发无损。
温泉红藻耐盐性和抗毒性也极高,令人惊讶。在盐度极高的环境中,植物细胞会因太多的盐而汲取水分困难,造成脱水枯萎,可它却安然无恙。对于大多数生命形式来说,砷和汞等毒性物质往往是致命“杀手”,但它对这些有毒元素很不以为然。
为了揭开温泉红藻顽强生命力之谜,美国俄克拉荷马州立大学和德国海因里希 - 海涅大学的科学家对它的基因进行了解码分析。让研究人员深感震惊的是,这种红藻的生命秘密可归纳成一个字——“偷”,从其他生命形式那里“偷”来生存的必要基因,而不是从父辈那里遗传。
在温泉红藻身上,研究人员一共发现了 75 种来自其他细菌和古生菌的基因。虽然并非所有的基因都能给它带来明显的进化优势,但确实有许多可以帮助它在极端环境中生存。一种“偷”自细菌的基因能起到类似“泵”的作用,帮助温泉红藻有效地将砷等有毒物质从其细胞中抽走,使其拥有与汞和砷等有毒化学物质共存的能力。还有一种“偷”来的基因功能相当于“金属运输机”,有助于温泉红藻快速排出有毒金属,同时从周围环境中汲取有用的金属元素。还有的基因可以确保它能忍耐高盐度环境,逃脱因细胞内所有水分被吸光而死亡的厄运。
【小题1】温泉红藻的生命力强大,体现在哪几个方面?