地球上哪些生命形态是以最极端的形式存在的？

导语：科学探索是指对自然未知部分的探索性发掘。作为一种知识体系是科学研究活动的结果，掌握科学知识领悟科学本质发展科学探究能力，以便更好地促进科学和社会发展。

地球上很少有完全不见生命的地方。不管生存环境多么极端，几乎总会有生物进化得能适应它。就算寒冰撕裂细胞膜，高热毁掉细胞机制，极端温度对于生命来说也从未构成过障碍。一些动物哪怕被完全冻结也能活下来讲述“复生”经历，另一些动物即便几十年没水也照样活得下来……各种奇特生命形式的存在打破了我们对于地球生命极限的认识。下面，就让我们来见识一下地球上有哪些最极端的生命形式。

最强悍

对它们来说，致命射线、绝对零度、宇宙真空、极度高压、120年没水都不是问题。缓步类动物(或称水熊虫)是一种几乎四处可见的微型无脊椎动物，从淡水到海洋、从你家花园里的青苔到高山之巅，到处都可以见到水熊虫。它们是地球上最强悍的动物之一，在恶劣条件下，它们甚至能把自己卷起来，暂停新陈代谢，直到环境条件改善。事实上，水熊虫创下了在多种极端环境中生存的纪录，但这些纪录都是在“超级冬眠”状态下取得的，所以到底算不算数还有争议。以下是水熊虫在极端条件下的部分存活记录：

无水存活120天

冻至－272.8℃(非常接近绝对零度)，仍能生存

加热至151℃，还是活得下去

无惧太空真空——曾经有数只水熊虫在一颗欧洲空间局试验卫星上活了10天

在六倍于最深海底压力的情况下不死

对其他生命有致命作用的X射线和伽马射线辐射量都奈何不了它们

最耐压

一到海面之下，压力就开始增加。对于适应地球表面生活的动物(包括人类)来说，水压会造成许多问题，其中最明显的就是不断上升的水压会挤压肺和体内其他气室。为了对抗这种效应，像海象

和抹香鲸

之类的哺乳动物通过让自己的胸腔和肺坍塌以挤出空气，从而能潜到超过1000米深度。这样一来，它们可以长时间无需呼吸，它们血液中的血红蛋白含量更高，肌肉中的类似分子——肌红蛋白的含量也更高。

几百米深度的水压已达到几十个大气压，一大堆问题相伴而生。由于细胞膜中的重要“通讯”通道被挤压，神经和心肌开始挣扎，许多蛋白质不能折叠成正确的三维形状，因而在生理意义上变得畸形。

即便这样，深海依然充满生机。就算在海洋最深处——那里的水压可达1000个大气压，外形像虾子的片脚类动物、海参、线虫及其他虫子、细菌照样兴旺发达。鱼能游到的最大深度是8730米，离海洋的最深部分只差几千米，但科学家迄今不明白的是：鱼为什么不游得更深一些?

为了生存，深海动物演化出了一系列聪明的细胞性适应策略。从细菌到鱼，深海生物通常都具有更柔韧的细胞膜，这种柔韧是以不饱和脂肪替换饱和脂肪来实现的。它们还运用一种叫做氧化三甲胺的化合物来帮助蛋白质适当地折叠。

一旦适应了环境，动物在深海的生活就像人类在陆地上一样惬意。而在海面，深海螃蟹

和片脚类动物

就会像我们在水下那样移动困难，这是因为它们的细胞膜在一个大气压之下会变得过于脆弱，像鱼鳔之类的充气室会随着上浮过程中的气压释放而肿胀、爆裂。显而易见，说到压力还是“因地制宜”好。

最耐旱

在对生命的所有限制条件中，水是最不容商量的一个。一切细胞都需要水作为一种介质来让自身化学反应在其中进行，同时保持细胞膜的完整。

对大多数动物来说，严重脱水意味着必死无疑。然而，一些生物可以通过坐等雨水降临而求生。缓步类动物

、轮虫

、线虫、

幼虾和一种苍蝇在脱水后能把自己卷成球状，然后坐等大旱结束。大多数地衣和苔藓、一些真菌和细菌、数百种开花植物也脱水静候情况好转，这一等有时就是数年甚至数十年。

所有这些生物都是通过用糖替代细胞内部和周围的水分子让自己脱水、同时又维持细胞结构的方式求生的。随着细胞内糖含量上升，细胞质就从液态转变成为一种叫做“糖玻璃”的固态，从而把细胞暂时“冻结在时间”里。

这是一种聪明的生存策略，但并非常见。还有一些静待干旱结束的策略则没有这么极端。例如，一些癞蛤蟆和包括非洲牛蛙

在内的多种蛙都自己挖洞钻进去，形成一个不透水的茧状物包裹自己，只留鼻孔呼吸。从蜗牛到鳄鱼的无数其他动物都采取类似的策略。甚至包括地松鼠和一种狐猴在内的一些哺乳动物，也能通过睡大觉来度过干旱时期。

不过，对所有这些生物体来说，脱水并躲起来都只是临时性举措，缺水对于地球上的生物来说的确是终极挑战。所以，大多数物种都知道，防止缺水的最佳策略首先应该是避开严重缺水区域。

最耐热

热对生命来说是一大挑战。在陆地上，过多的热意味着水会蒸发掉或沸腾掉，而生物没有水就不可能存活。

海底没有缺水的担忧，但在深海热液口温度可高达400℃，那里的海水是被地球内部的热量烧“开”的。一旦超过生物体能够忍耐的最高温度，像DNA(脱氧核糖核酸)和蛋白质这样的复杂分子就开始分解，过多热量会“烧”断它们的化学键。

迄今已知的生命依然能生长的最高温度是121℃，这个纪录的保持者是一种被简单称之为“菌株121号”的微生物，它通常生活在海底热液口100℃左右的温度下，在实验室里被加温至121℃时它显得毫不在意，即便升到130℃它仍然活着，不过无法再复制，除非温度下降。

从细胞化学来看，像“菌株121号”这样的极端嗜热生物(嗜热生物是指在55℃～65℃温度下生长最佳的生物)和你我没有多大分别，不同的是它们的蛋白质和DNA排列更紧密，所以它们在毙命之前能忍耐更多热量。然而，一旦温度超过100℃，像ATP(三磷酸腺苷)这样的基本代谢产物会在几秒钟内分解。因此，生命的温度上限取决于细胞更新这些化合物的速度。

多细胞生物在耐热方面难度更大，而科学家迄今不了解其中的原因。到40℃以上，大多数这类生物都会出现问题。到60℃以上，任何真核生物(有膜包裹细胞核的生物)都活不了多久，但有一个例外——上世纪80年代在加拉帕戈斯群岛海域的海底热液口发现的庞贝虫。

不同寻常的是，它们的尾部附着在热液口壁上，因而耐受着高达80℃的水温。不过，它们身体的其余部分都离高温海水足够远。

科学家对庞贝虫的尾巴如何耐受高温仍不清楚，部分原因是这种动物在实验室里活不了多久。它们能耐高温的原因之一或许是它们的胶原蛋白水平高，而胶原蛋白在高温下能保持相对稳定。此外，庞贝虫居住在自己建造的硬管子里，共生菌还在庞贝虫的身上形成毛茸茸的块状，这些都为庞贝虫提供了某种高温保护。

在陆地上，能忍耐最高温度的动物是沙漠居民撒哈拉银蚁，

这种蚂蚁在53℃以上能耐受几分钟，同时寻觅死在正午烈日下的其他动物作为食物。撒哈拉银蚁为何这么不怕热?在离巢之前它们会储存足够的热休克蛋白，这种蛋白质能帮助其他蛋白质保持形状。而且在外出觅食期间，银蚁惯于爬上它们能找到的任何高的地方去享受微风凉意——不管这种地方是植物还是正在现场观察它们的科学家。

最耐寒

低于5℃，推进一切生命化学过程的生物催化剂——酶的工作就会慢得很痛苦。低于0℃，情况会变得更糟：冰晶开始在细胞内部和周围形成，吸干细胞中的水分，把细胞膜和细胞质割成碎片。事实上，地球上的生境中超过80％都比5℃还冷。不过，能对付严寒的动物也并不鲜见。

先来看微生物，它们到－15℃左右才停止生长。这还算不上厉害，更复杂的动物采用一系列策略也取得了同样的成绩。哺乳动物和鸟类在这方面走在前面，这是由于它们能自行生热，热量是它们的代谢副产品。它们还通过皮毛、脂肪来为身体保暖。帝王企鹅更了不得，它们成千上万只相互紧靠在一起，以抵御能带来最低达－60℃气温的南极冰风。

在如此低温下，大量自身缺乏内部热量的动物一样能存活。以南极跳虫为例，随着冬季到来，它们竟然能调低自己身体的结冰点，方法是合成抗冻分子，同时丢弃可能充当冰晶成核点(冰晶围绕成核点形成)的一切东西，例如肠道物质和细菌。它们还自行生产防冻剂——能保护细胞不受冰冻过程伤害的糖或乙二醇。

一些动物甚至被冻僵也能存活下来，其中包括许多昆虫、西部锦龟的幼子和诸如林蛙之类的多种北美蛙。这些动物使用抗冻剂来保护最紧要的身体部分。对于不很关键的部分，例如体腔和眼球晶状体，它们就通过制造蛋白质作为冰成核点，或者通过鼓励冰成核细菌(为冰充当成核点的细菌)的生长，来促成有度的而非失控的冻结。

加拿大埃尔斯米尔岛上的毛熊毛虫是一个极端例子。

它要到－70℃以下才会冬眠，方法是让肠道物质、血液及其他细胞外液体冻结。南极线虫走得更远，它让细胞质(细胞内的液体部分)冻结，只留细胞核及其他细胞器不冻结。科学家至今不清楚它们是怎样应对这种古怪状态的，但已知它们能自行合成一种或许可以使冰晶边缘变得平滑、从而阻止伤害的防冻剂。

最大

在整个进化史中都属个头最大并且至今仍然存在的动物是蓝鲸。30米的身长和190吨的体重或许已经是蓝鲸

的个头上限，再大一点它们就会面临运动时体温过高的问题，因为它们的新陈代谢机制产生热量的速度会更快，而多余的热量难以透过皮肤表面散发掉。这个难题还会被厚厚的鲸脂层加重——蓝鲸有着在休息时为身体保温的鲸脂层。

虽然可能永远都不会有比蓝鲸还大的动物，但在某些其他种类的生物体面前，蓝鲸只能算渺小。这些生物中最大的就是有“巨无霸真菌”之称的假蜜环菌，虽然对它究竟有多大个头还不清楚，但它目前在美国俄勒冈州马卢尔国家森林中的蔓延面积已达965公顷。

至于植物，今天的最大个儿是“谢尔曼将军”，

它是美国加州红杉国家公园里的一棵巨型红杉，树干体积达1500立方米左右。现存的最高树木也发现于美国加州，这种海岸红杉高达115米，简直不负它的名字——“许珀里翁”，这一称号源自一个巨神之名。只有一棵树超过这个高度，它就是在澳大利亚维多利亚地区波波山发现的一棵已被砍倒的桉树，其高度达到143米。计算结果暗示，这已接近树高的理论最大值，一旦超过这个极限，顶部树叶就难以通过毛细管作用从根部吸收水分。

最小

问生命究竟可以小到什么地步，基本上就是问生命的定义是什么。病毒被普遍认为是可以自我复制的最小生命，一些病毒的直径只有20纳米(1纳米等于100万分之一毫米)。但是作为细胞内的寄生虫，病毒对其他生命形式的依赖度很高，因此病毒通常又不被视为真正的生命。

已知最小的细菌，是2006年发现于美国加州北部炽热含砷矿坑污水中的“太古里士满矿嗜酸纳米微生物”(简称ARMAN)，其长度只有200纳米，是大肠杆菌的1／3，与一个大病毒的大小相当。只包含大约100万个碱基对。要知道，人类基因组含有30亿个碱基对。

有科学家认为“最小”这个荣誉应该给予纳米细菌，

这些渺小的卵形结构发现于人的血液和唾液中，直径只有50～100纳米，外形像细胞，看起来也能像细胞一样分裂。但是，科学家至今未从它们身上分离出生命必需的基因材料。年的一项研究指出，纳米细菌只不过是碳酸钙微粒。

由于基因材料为生命所必需，所以另一种探索最小生命的方式就是辨识最小的基因组。首选对象是导致人体泌尿道感染的一种寄生菌——生殖支原体，其基因组只有58万个碱基对，遗传丰余(指一种特定生化功能被两个或更多基因重复编码的情况)也很少：在482个为蛋白质编码的基因中，382个都被证实为生命所必需。这让它可能很接近最小的可行基因组，它成为首个计划被人工定序的基因组。

生物体可以有更小的基因组，但代价是这样，来它们就可能不再具备一种独立生命形式的资格。例如，木虱

(一种吸食树液的昆虫)体内生活着一种共生菌，它为木虱提供必需的氨基酸。它只有182个基因，而且非常依赖木虱细胞，甚至可能已进化成为一种细胞器——细胞的一个基本单元。这让人联想到早期细胞“兼并”细菌的方式，细菌被兼并后变成线粒体和叶绿体，分别担当释放能量和进行光合作用的职责。

最长寿

在地球上的所有限制中，有一种是任何生物都无法逃避的，那就是死亡。然而，一些生物在尽量改变死亡命运方面还是超出了其他生物。

由于至今未能透彻理解的原因，动物很少能活到100岁。但凡事都有例外，在这方面也有一些例外。已知活得最久的动物是在冰岛沿岸海域捕捞到的一个海蛤，据估计它已经活了大约400年甚至更久。科学家至今不清楚这些蛤为什么会比其他动物长命得多，已经知道的是，在它们生命中的某个时点，它们的死亡率实际上会降低，因此不知道它们是否会经历与我们所理解的一样的衰老过程。

植物绕过衰老问题的方式是允许自身最古老部分的细胞死亡，同时继续产生新的部分。这方面最极端的例子是所谓的克隆树，这些树木通过在大片区域内发出基因完全相同、共享相同根系的新集群来复制自己。美国犹他州的一株克隆颤杨可能是这方面的最长寿的代表。虽然它的现有部分看来不超过130岁，其部分根的年龄却被测定为80000岁左右。有记录的最长寿树是一棵被命名为“普罗米修斯”的狐尾松，它于1964年被砍伐时的年龄约为5000岁。它最古老的部分早已死亡，存活的部分只有几百岁。

至于地球上现存最长寿的生物，可能是发现于西伯利亚、加拿大和南极洲永冻土中的细菌，它们被认为已经活了50万年，这可能是因为它们的新陈代谢极慢，同时拥有效率极高的DNA修复机制，这使得它们能够应付食物的严重短缺，活很长很长的时间。

不过，在欺骗死神方面没有谁能击败“不死的水母”——灯塔水母，它们在变得性成熟之后能返回到一个不成熟阶段，并且从理论上说可以像这样无限期地不断衰老又不断“返老还童”。这样一来，所有被掠食者吃掉的灯塔水母可能都未活到天年，科学家至今也没办法测量这种水母的年龄。

结束语：目前公认的对科学探索诠释是：对自然未知部分的探索性发掘。比较热门组成有：以星际探索、地球自身空间探索为代表的空间探索，地外文明探索、史前文明探索为代表的文明探索，以考古、考据为代表的历史探索，以人类学研究为主的人类文化探索等。