文章專區

2023-06-01抗輻射奇異球菌 Deinococcus radiodurans 642 期

Author 作者 魯德格.威斯(Ludger Weß)

在合適的環境下細菌每二十分鐘分裂一次,與人類的繁殖速度相比,細菌二十年所達到的數量,人類需要數百年才能達到。所以說,細菌的演化比人類迅速且超前許多,也是顯而易見的。


因此,細菌若是很快就適應人類才剛創造出來不久的新環境,也不足為奇。而這些所謂的新環境,也包括我們希望保持無菌的地方。

抗輻射奇異球菌,一顆不怕輻射的恐怖小球,是地球上抵抗力最頑強的細菌。發現這種細菌時,還是放射性輻射線大受歡迎的年代,科學家還在考慮如何以核反應爐驅動大貨車及飛機。當時,放射性輻射還運用在鐘表上,做為指針及表盤上超亮塗料,能在黑暗中閃閃發亮,而這種做法令成千上萬的鐘表工業工人死於癌症。此外,人們也認為放射線可以延長食物的保存期限。

一九五六年,剛拿到博士的微生物學家亞瑟.W.安德森在科瓦利斯的奧勒岡農業研究所研究肉類罐頭是否可以不必加熱,僅用伽瑪射線就能長久保存。

他將肉放進絞肉機,裝進錫罐密封,然後以幾十戈雷輻射照射,這個幅射強度足以對人造成重傷,並在數天內死亡。然而,數星期後,一些罐頭食品還是開始膨脹,打開後發現肉已經腐敗。

腐敗的原因是一種能抵抗高強度輻射的細菌,所以這種細菌得到這樣的名字,也不難想像。不過它還有另一個暱稱:「細菌界柯南」─源自小說及電影裡虛構的角色「蠻王柯南」,一個總是能死裡逃生的英雄人物。

後來,人們也在核子反應爐的冷卻水管迴路中發現這種細菌。如今我們已經知道,抗輻射奇異球菌可以承受高達五千戈雷的輻射曝露量,提高到雙倍時,一半的細菌會死亡。即使受到每小時六十戈雷的輻射劑量持續照射,也能毫無影響地繼續生長與繁殖。

與之相比,人類最多只能承受五戈雷的輻射曝露,腸道細菌中的大腸桿菌八百戈雷。此外,這種細菌對用來殺菌的紫外線,也有相當強悍的抵抗力。

抗輻射奇異球菌的防護機制相當複雜,有異常強韌的細胞壁可以阻擋紫外線,且有修復效果強大的酵素,能以創紀錄的速度修復細胞核中的DNA:一般細菌可以同時修復二至三處受損,但這顆恐怖小球可以一次修復五百處,包括DNA 雙股結構斷裂這種通常致命的損傷,而這可是一個連基礎醫學研究者都很感興趣的技術。除此之外,細菌常常形成四個一組的小群,它們細胞裡有多套基因,細菌間也可以互換基因,方便進行修復。

這種細菌最令人感興趣的,是什麼原因使它具有如此神奇的抵抗力。畢竟,強度如此高的輻射,在地球上並不可能自然發生。一個特別大膽的假設是抗輻射奇異球菌來自火星,因其表面暴露在強烈的宇宙射線下。目前學界比較認同的說法是,由於抗輻射奇異球菌也特別能抵抗乾旱,而耐旱與抗輻射用到的機制接近,因此其抗輻射性只不過是連帶的結果。

如今,人們正在嘗試利用此細菌的特殊能力,來處理放射性廢棄物。例如,透過特定的基因改造,它可以使核廢料所含的鈾或汞無法溶解,或者化解溶劑中的毒性。

這種細菌在自然界中存在於土壤、糞便和有機肥料、人體腸道、肉品、乾糧和醫療器材上,也在室內灰塵及衣物等紡織品上,能利用多種養分,且需要氧氣維生。


書名│《細菌群像:50 種微小又頑強,帶領人類探索生命奧祕,推動科學前進的迷人生物》
作者│魯德格.威斯(Ludger Weß)
譯者│劉于怡
繪者│法克.諾德曼(Falk Nordmann)
出版社│麥田出版
出版日期│ 2023 年3 月