零下几十度还能活得欢腾？咱给微生物的“抗冻黑科技”好好扒扒。地球上有70%的表面被海水包着，平均水温也就5℃，甚至连深海都冷得只有1到3℃；南北两极常年结冰，高山冰川更是把气温锁在零度以下。如今全球变热了，这些藏在“冰箱”里的小家伙可能随时醒来。看上图，里面依次是南极麦克默多海峡的岩石芯、喜欢晒太阳的硅藻和绿藻、用显微镜看的冰下细菌、还有那个20米高的冰川边缘。 这是一个比一个冷的大环境！咱们普通人类在零上40度就够呛，零下20度基本动不了；可在某些微生物眼里，冰天雪地才是它们的乐土。地球上约70%的区域都被海洋覆盖着，平均水温只有5℃，深海更低至1到3℃；南北两极常年零下，高山上的冰川也把温度锁住。全球变暖把这些“冷冻仓”里的微生物给唤醒了。 咱们人类在零上40度就撑不住了；可对某些微生物来说，冰冷正是它们的“舒适区”。地球上有70%的表面被海水覆盖着；这冰天雪地对人类来说简直是灾难；南极麦克默多海峡里的密集着色岩芯、光养硅藻和绿藻、海冰单胞菌透射电镜图、冰下湖泊细菌群落还有那高达20米的冰川边缘，这些地方到处都是微生物的天堂。 有一种微生物叫嗜冷菌，它们是天生的“北极居民”。它们的生长温度最高不超过20℃，最低甚至能低至0℃以下；一旦离开冰面就会像鱼离开水一样死亡；所以在采样、运输还有保存的时候必须保持低温状态；稍微不注意就会前功尽弃。 还有一种是耐冷菌，它们适应能力更强；最适合的生长温度是20到40℃，不过即使在0℃也能勉强存活；它们分布很广；无论是温带土壤还是冰箱里的酸奶里都能找到它们的身影。 有一种叫嗜盐平球菌（Planococcus halocryophilus），在15℃的时候还能慢慢分裂；它目前保持着细菌“最低生长纪录”。 另外一种叫雪藻（Chlamydomonas nivalis）的孢子里含有β-胡萝卜素；能把雪面染成玫瑰红；这种藻类是极地海冰的“天然指示剂”。 这些微生物还有分子级别的“防冻盔甲”：它们的酶结构是α螺旋多、β折叠少；还有就是细胞膜里不饱和脂肪酸多；这样物质进出细胞就容易多了。 还有“冷休克”蛋白和抗冻保护剂帮忙纠正错误折叠的蛋白；甘油和蔗糖等溶质防止冰晶刺破细胞；最后还有一层粘稠的多糖就像给细胞盖了层棉被。 就拿加州内华达山脉雪堤因雪藻变成红色这事来说吧；插图里的红色孢子直径约18 μm。 虽然低温会抑制生长但并不一定杀死微生物；把菌体泡在10%的二甲亚砜或者甘油里；然后放到-80℃的超冷冰箱或者-196℃的液氮里就能让它们冬眠好几年；实验室里几乎每个地方都用这招来保存菌种。 下次打开超冷冰箱看到静静躺着的菌株；可能就是从南极冰芯或者深海沉积物里拿出来的“时间胶囊”。