导读
日前，在华中农业大学举行的“中国-丹麦古菌研讨会”上，古菌生物学基础研究进展是交流主题之一。
本次研讨会会议的主题是古菌生物学基础研究进展以及极端微生物资源开发利用，由来自中丹双方科研小组各自围绕目前的工作及应用前景进行研讨，其中包括古菌基因组学研究，获得性免疫系统（CRISPR/Cas系统）研究，DNA复制、转录调控分析，DNA损伤修复研究以及嗜极微生物基因资源开发等。
华中农大生科院副院长梁运祥教授介绍，古菌生物技术研究有着广阔的工业生产应用前景，如怎样让沙漠上也能长出庄稼，让热带水果“北移”，让加酶洗衣粉在冬天的冷水里也有良好的洗涤效果等。
古细菌(archaeobacteria)（又可叫做古生菌、古菌、古核生物的结构核细胞或原细菌）是一类很特殊的细菌，多生活在极端的生态环境中。具有原核生物的某些特征，如无核膜及内膜系统；也有真核生物的特征，如以甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对氯霉素不敏感、RNA聚合酶和真核细胞的相似、DNA具有内含子并结合组蛋白；此外还具有既不同于原核细胞也不同于真核细胞的特征，如：细胞膜中的脂类是不可皂化的；细胞壁不含肽聚糖，有的以蛋白质为主，有的含杂多糖，有的类似于肽聚糖，但都不含胞壁酸、D型氨基酸和二氨基庚二酸。
在漫长的进化过程中，每种生物细胞中的信息分子（核酸和蛋白质）的序列均不断发生着突变。许多信息分子序列变化的产生在时间上是随机的，进化速率相对恒定，即具有时钟特性。因此，物种间的亲缘关系可以用它们共有的某个具有时钟特性的基因或其产物（如蛋白质）在序列上的差别来定量描述。这些基因或其产物便成了记录生物进化历程的分子记时器（chronometer）。显然，这种记录生物系统发育历程的分子记时器应该广泛分布于所有生物之中。基于这一考虑，伍斯选择了一种名为小亚基核糖体核酸（SSU rRNA）的分子，作为分子记时器。这种分子是细胞内蛋白质合成机器——核糖体的一个组成部分，而蛋白质合成又是几乎所有生物生命活动的一个重要方面。因此，把SSU rRNA分子作为分子记时器是合适的。
在比较了来自不同原核及真核生物的SSU rRNA序列的相似性后，伍斯发现原先被认为是细菌的甲烷球菌代表着一种既不同于真核生物，也不同于细菌的生命形式。考虑到甲烷球菌的生活环境可能与生命诞生时地球上的自然环境相似，伍斯将这类生物称为古细菌。据此，伍斯于1977年提出，生物可分为三大类群，即真核生物、真细菌和古细菌。基于SSU rRNA分析结果的泛系统发育（进化）树随后诞生了。
进一步的研究表明，进化树上的第一次分叉产生了真细菌的一支和古细菌/真核生物的一支，古细菌和真核生物的分叉发生在后。换句话说，古细菌比真细菌更接近真核生物。
据此，1990年伍斯提出了三域分类学说：生物分为真核生物、真细菌和古细菌三域，域被定义为高于界的分类单位。为突出古细菌与真细菌的区别，伍斯将古细菌更名为古菌。真细菌改称细菌。三域学说使古菌获得了与真核生物和细菌等同的分类学地位。
加拿大麦克马斯特大学的生物化学家Gerard Wright领导的团队经过5年的研究，通过提取了位于加拿大北部育空地区永久冻土层深处古地质层的土壤样本，从中分离出包括放线菌在内的多种古细菌菌种，发现多个菌种对当前流行的多种抗生素有抗性，这些抗生素范围广泛，包括beta-内酰胺类，比如青霉素；头孢类、糖苷类，比如万古霉素及四环素等。
有氧氨氧化是全球氮循环中一个关键过程。几年前人们还认为，只有少数几类细菌能够催化这一反应，但随后广泛分布的古细菌便被发现同样也具有该功能。现在，对被称为SCM1的海洋古细菌分离菌种所做的一项研究显示，它比细菌氨氧化剂对氨的亲和力要高得多。
甲酸盐被氧化为二氧化碳和氢的反应是厌氧环境中微生物的一种常见反应，但它释放的能量很少，而且过去也没有发现它能在某个孤立物种中维持生长。但现在，Kim等人发现，Thermococcus属的几种“超嗜热古细菌”的确能够利用甲酸盐氧化来生长。
建立缺氧的模拟生物处理体系经过物化预处理的采油废水，检测废水处理系统启动和稳定过程中真细菌和古细菌相对丰度的变化。 结果表明，系统稳定后的COD去除率在40%左右。细菌丰度在启动和稳定后维持在15%左右；而古细菌在系统稳定过程中呈现逐渐增加的趋势，比例上升到21%。 表明古细菌可以在活性污泥系统中稳定存在并发挥作用，说明古细菌在特定污水处理上具有一定的研究和应用价值。
产甲烷菌是一类严格厌氧的原核微生物，是有机物甲烷化作用中食物链的最后一组成员，其独特的厌氧代谢机制使其在自然界物质循环中起着重要作用。一方面，产甲烷菌是产生温室气体的主要因素，全球甲烷的排放量每年大约是500 t，其中74%是由产甲烷菌代谢产生的；另一方面，产甲烷菌在有机质的厌氧生物处理工业应用中发挥着关键的作用，如沼气发酵、煤层气开发等。 因此，对产甲烷菌的研究具有重要的理论和实践意义。
火海中的古生菌
