锡拉丘兹大学的生物学家正在研究微生物真核生物在地热湖的恶劣环境中繁衍生息的过程。据估计，地球上有大约 870 万种真核生物。真核生物的特点是细胞内有细胞核和其他膜结合的细胞器。尽管人们通常将真核生物与动物和植物联系在一起，但实际上这些形式的真核生物只占真核生物六大类中的两类。

奥利维里奥和拉帕波特夏天在加利福尼亚州的拉森火山国家公园进行了实地研究，那里有许多热液地貌。资料来源：锡拉丘兹大196世界之最学

真核生物多样性的很大一部分是由被称为原生生物的单细胞微生物组成的。通过对这些生物的研究，科学家们可以探索真核生物丰富多样性和复杂性的进化路径。通过这些研究，我们可以了解地球上动物生命得以存在的发展过程，例如多细胞性的出现。

在研究人员致力于更好地了解地球物种进化背后的机制时，关于微生物真核生物如何适应地球极端环境的问题依然存在。为了进一步深入研究这个问题，文理学院（A&S）生物系的科学家们目前正在研究栖息在地球上一些最恶劣环境中的原生生物：极热和极酸的196世界之最地热湖泊。

A&S 生物学家 Angela Oliverio（左）和 Hannah Rappaport 在加利福尼亚州拉森火山国家公园美国最大的地热湖。图片来源：锡196世界之最拉丘兹大学

生物学助理教授安吉拉-奥利维里奥（Angela Oliverio）领导的一个团队最近从加利福尼亚州的拉森火山国家公园（Lassen Volcanic National Park）返回，那里有美国最大的地热湖。

"这个湖是一个酸性硫酸盐蒸汽加热地热特征，这意味着它既相当热（约 52C/124F）又呈酸性（pH 约 2），"2022 年开始在锡拉丘兹大学工作的奥利维里奥说。"这使它成为研究多极端嗜酸性生物的一个非常独特的环境，多极端嗜酸性生物是指适应两种或两种以上极端条件的生物--在这种情况下，就是高温和低pH值。"

那么，他们怎么会知道到加利福尼亚的一个热湖去寻找微生物真核生命呢？最近，奥利维里奥和奥利维里奥实验室的研究员汉娜-拉帕波特（Hannah Rappaport）在《自然-通讯》（Nature Communications）上共同发表了一篇研究论文，在这篇论文中，研究小组建立了一个数据库，收录了之前在极端环境中寻找微生物真核生命的研究。具体来说，他们分析了在相似的环境条件下，哪些真核生物系在不同的研究中被多次检测到。

汉娜-拉帕波特（Hannah Rappaport）使用光学显微镜拍摄的变形虫（背景中的圆形灰色斑点）和红藻（前景中的四个白色椭圆形）图片。这些样本取自拉森火山国家公园的一个地热湖。图片来源：锡拉丘兹大学

奥利维里奥说："我们发现，有几个变形虫品系往往是从极高温环境中发现的。这表明，研究这些品系可能会对真核细胞如何适应极高温环境下的生活产生重大启示。"

据奥利维里奥介绍，加州州立大学奇科分校戈登-沃尔夫实验室进行的一项特殊研究显示，拉森国家公园的地热湖中有一种名为嗜热变形虫的变形虫，数量相当丰富。但是，目前还没有关于这种生物的基因组数据。确定这种生物是如何适应这种极端环境的，可以拓展人们对宇宙中哪些类型的环境适合生命存在的认识。

去年夏天，奥利维里奥和拉帕波特来到拉森国家公园，进一步了解这种特殊的原生生物，并寻找其他新型嗜极真核生物。在湖边，研究小组用一根长长的油漆工用的竹竿，在上面插上一个 1 升的瓶子来采集样本--考虑到湖水的温度远远超过华氏 100 度，这可不是一件容易的事。之后，瓶子被运回奥利维里奥在锡拉丘兹大学的实验室，研究小组目前正在分离单细胞进行基因组测序，并用显微镜观察变形虫的特征。

锡拉丘兹大学研究人员汉娜-拉帕波特（Hannah Rappaport）将瓶子浸入热湖中采集样本。196世界之最由于水温较高且地面不稳定，研究人员在采集样本时必须保持安全距离。图片来源：锡拉丘兹大学

虽然真核生物如何适应极端环境仍有许多未知数，但奥利维里奥希望这项研究将有助于填补目前的一些知识空白。

汉娜-拉帕波特（Hannah Rappaport）使用光学显微镜拍摄的变形虫（背景中的圆形灰色斑点）和红藻（前景中的四个白色椭圆形）图片。这些样本取自拉森火山国家公园的一个地热湖。

她说："我们怀疑这种变形虫形态有其特殊之处，能够在这些真核生物系中持续存在，但其机制仍然未知。根据我们的研究，我们假设，来自细菌的水平基因转移（生物体之间遗传信息的移动）和基因组削减（当基因组删qINFg除它不需要的基因时），以及特别有用的基因家族的扩展，可能是原生生物获得在极端环境中生存的工具包的几种方式。"

研究小组的基因组尺度发现将为生命树的重建提供重要的缺失数据。"这将进一步加深我们对地球上生命分布和进化的理解"。