科学家确定地球上生命的最低温度极限

在一项新的研究中，科学家发°现-20℃是地球上简单生活可以生存和生长的最低温度。

这项研究发表在《公共科学图书馆·科学》（PLoS One）上，该°研究表明，在-20℃以下，单细胞生物会脱水，使其进入玻璃化（玻璃状）状态，从而无法完成生命周期。

研究人员提出，由于有机体无法在此温度以下繁殖，°因此-20°C是地球上生命的最低温度限制。

科学家将单细胞生物置于水介质中，并降低了温度。随着温度下降，培养基开始变成冰，并且随着冰晶的生长，生物体内的水渗出形成更多的冰。这使细胞先脱水，然后玻璃化。一旦细胞玻璃化，科学家便不再认为它能存活，因为它无法繁殖，但是当温度再次升高时，细胞可以恢复生命。该玻璃化阶段类似于植物种子干燥后进入的状态。

‘玻璃化的有趣之处在于，一般而言，一个细胞可以存活，而如果您在内部冷冻，那么它将无法存活。该研究的主要作者，NERC的英国南极调查局的安德鲁·克拉克（Andrew Clarke）教授说，但是，如果您能够进行受控的玻璃化，则可以生存。‘一旦细胞玻璃化，它就可以继续生存直到令人难以置信的低温。直到热身，它才能做很多事。’

更复杂的生物能够在较低的温度下生存，因为它们能够在一定程度上控制细胞所处的培养基。

克拉克解释说：“细菌，单细胞藻类和单细胞真菌-在世界上占很大比例，它们是自由生活的，因为它们不依赖其他生物。”

‘其他事物，例如树木，动物和昆虫，都具有控制围绕其内部细胞的液体的能力。在我们的例子中是血液和淋巴液。在复杂的有机体中，细胞位于有机体可以控制的环境中。自由生物没有这个；如果冰在环境中形成，它们将承受所有暗示的压力。’

如果一个自由生活的细胞冷却得太快，它将无法脱水和玻璃化。相反，它会冻结并且无法生存。

这在某种程度上解释了为什么使用深度冷冻保存食物的原因。大多数冰箱冰柜的工作温度接°近-20C。这项研究表明，此温度有效是因为霉菌和细菌无法繁殖并破坏食物。

克拉克说：“我们感到非常高兴的是，我们获得的结果具有更广泛的相关性，因为它提供了一种机制，可以解释为什么家用冷冻机如此成功。”

科学家认为，他们发现的温度极限是普遍的，并且在-20C以下，单°细胞生命的简单形式不会在地球上生长。在研究过程中，他们研究了各种各样的单细胞生物，这些生物利用从光到矿物质的各种不同能源进行代谢。在该温度以下，每种单一类型的玻璃化。

‘当您拥有单细胞生物并将其冷却直至外部介质中形成冰块时，在每种情况下，我们都将细胞脱水，然后在-10°C至-25°C之间°玻璃化。°没有例外，’克拉克解释说。

这项研究得到了NERC，欧洲研究理事会和国家农学研究基金会的资助。

出版物：安德鲁·克拉克（Andrew Clarke）等人，“地球上生命的低温极限”，2013年，《公共科学与科学》，第8卷，第6期：e66207； doi：10.1371 / journal.pone.0066207

图像：维基共享资源中扫描电子显微镜中的藻类和细菌