视觉在线-003
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近年来，科学家在深海、火山、冰川、盐湖等极端环境中又陆续发现了多种新的生命形式，一些具有独特基因类型的极端微生物在这些“生命禁区”中繁衍生息。绝大多数古菌、部分细菌和某些真菌都是极端微生物。按照环境适应性分类，极端微生物主要包括嗜热菌、嗜冷菌、嗜盐菌、嗜酸菌、嗜碱菌、嗜压菌、极端厌氧菌等。有些超级极端微生物还可适应多种极端环境，如嗜酸热、嗜盐碱等。
探索生命极限的线索
极端微生物不仅代表了生命适应环境的多样性及其可能的范围，对探究生命的起源、生命的进化或地外生命都具有非凡意义。这些极端微生物为地球的生物圈界定了环境极限的边界条件，也提供了探索生命极限的线索。
科学家们相信，极端微生物是这个星球留给人类独特的生物资源宝库和极其珍贵的科研素材。开展极端微生物的研究，对于揭示生物圈起源的奥秘，阐明生物多样性形成的机制，认识生命的极限及其与环境相互作用的规律等，都具有极为重要的科学意义。
例如极端微生物尤其是许多超极端的古菌，它们均属于生命树根部的进化分支，而且生理特征和生活环境与地球开始出现生命时的地质化学和环境状况可能相似。因此这些极端微生物可能代表了最古老的生命类群，是寻找最早生命形式和探索生命起源最重要的研究对象。例如，近年来，生命的“热起源”假说形成了关于生命起源的主流，但对此假说也有质疑——嗜热物种究竟是祖先，还是在极端环境的压力下选择进化的结果。对嗜热微生物的研究将有助于对生命“热起源”假说的进一步认识。
极端微生物中发现的适应机制，还将成为人类在太空中寻找地外生命的理论依据。例如耐辐射细菌所耐受的高辐射剂量，在地球上从未出现过，甚至催生了地球生命的外星球起源的假说。
更有意义的发现是，古菌遗传信息传递与真核生物的极其相似，因而古菌很可能成为了解真核生物，甚至我们人类的遗传信息传递系统的有效模型。
随着研究的深入，科学界对极端微生物的研究兴趣越来越浓厚。短短40年间，对极端微生物多样性的研究取得了很大进展。随着研究的深入和新研究方法的采用，微生物生存的环境条件极限也将不断地被改写着。
为现代生物技术带来革命性进步
极端微生物代表了生命的极限适应能力，这种奇特的生命形式也为科学家在研究生命起源、寻找地外生命等方面带来许多重要启示。而如果极端微生物的生存机制和代谢能力能够成功应用的话，也有望改变整个生物技术领域的面貌。
目前，科学界已发现的支持极端微生物生长的最高温度极限为122℃，pH值最高达11、最低为0，压强达130MPa（相当于13000米水深）以上。而随着研究的不断深入，微生物生存的各种环境极限还将会被不断地刷新。 数十年前极端微生物还是非常稀缺的研究材料，全球只有少数几个研究小组能够获得此类资源。如今，尽管它们依旧神秘，但很多极端微生物都已成为常规的生物工程的研究材料，其新颖的代谢产物也展现出广阔的应用前景。
极端微生物合成的各种酶类，已成为工业应用关注的焦点。据了解，低温酶由于酶催化反应的最适温度较低，可以在卫生要求较高的食品、药品加工等领域大显身手。而嗜热酶因其具有酶制剂的制备成本低、动力学反应快、能耗低、产物纯度高等优点，也广泛应用于分子生物学研究、环境保护、能源利用等领域。
目前，已形成产业的主要是高温DNA聚合酶和一些洗涤品用极端酶，全球年产值都在数亿美元。由多种细菌和某些嗜盐古菌在一定条件下产生的一类胞内聚合物——聚羟基脂肪酸酯（PHA），因其具有生物可降解性及组织相容性等特点，也是目前生物材料开发研究的热点。除此之外，极端厌氧产甲烷古菌还是地球上唯一可生物合成甲烷的生命形式，广泛分布于各种厌氧环境中，其在沼气发酵、有机废物、废水厌氧降解产甲烷过程中都起到关键作用。
同样，其他一些极端微生物也具有巨大的应用潜力。例如，利用嗜酸耐热菌进行生物冶金，可将贫矿和尾矿中金属溶出并回收；嗜盐碱菌及其功能基因可用于盐碱地的修复；抗辐射微生物用于核污染环境治理等。
在环境保护方面，工业产生的废水一般是酸性、碱性或含盐量大的环境，只有合适的极端微生物才能够分解其中可能造成环境污染的物质，在净化水质、提供生活用中水的同时，结合化学和生物的手段还能够将有害物质转换为能源。而在理想的清洁能源酒精的生产中，利用高温菌的高温酒精发酵，可实现发酵和蒸馏的同步化，可望大大降低生产成本，其产生的效益将达到数亿元。
在农业方面，极端微生物能够耐低温、耐高盐碱及耐干旱等极端环境的特殊功能基因，是盐碱地生物改造、高温高盐碱环境的污染治理的重要基因资源。
另外，极端微生物也已成为新的抗生素和新药的重要来源。长期的进化以及特殊的生活环境决定了极端微生物独特的代谢和生理能力，能够产生普通生物所没有的活性物质。目前已经从各类极端微生物中提取到多种结构新颖的抗生素，因此极端微生物及其特殊的产物有可能形成新的产业方向，其特殊的功能和适应机制，是改造传统生产工艺和提升生物技术的有效途径。
不过，虽然极端微生物为生物产业发展提供了很多可能性，但自然界的这些功能，并不意味着就可以直接拿来用。虽然我国目前已经掌握了极端微生物的部分机理，但离大规模产业化开发还有较为遥远的距离。譬如，对于企业来说，过去的发酵罐主要针对普通菌种，而如果涉足极端微生物，就要面临着改造设备工艺等难题。从基础研究到产业化，这之间还有许多复杂的问题需要解决。
