這篇文章《On the concept of a psychrophile》由Ricardo Cavicchioli撰寫，發(fā)表于《The ISME Journal》2016年第10卷，主要探討了“psychrophile”（嗜冷微生物）這一概念的定義和理解問題，強(qiáng)調(diào)了僅以溫度依賴的生長(zhǎng)速率來評(píng)估微生物對(duì)寒冷環(huán)境的適應(yīng)性是不準(zhǔn)確的，提出了“psychrophile”一詞足以描述寒冷環(huán)境中的微生物，而“psychrotolerant”“psychrotroph”和“facultative psychrophile”等術(shù)語(yǔ)則邏輯上存在問題。背景知識(shí)文章開頭指出，地球的生物圈主要由寒冷環(huán)境構(gòu)成，這些環(huán)境中存在著大量多樣化的微生物，它們?cè)谌蛏锏厍蚧瘜W(xué)循環(huán)中可能扮演著關(guān)鍵角色。
這些微生物被稱為“psychrophile”，源自希臘語(yǔ)，意為“喜愛寒冷”。然而，僅以溫度作為控制它們存在的因素是不準(zhǔn)確的，因?yàn)槲⑸锏呢S度和生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成還受到生活方式（例如營(yíng)養(yǎng)需求）、環(huán)境選擇（生物和非生物參數(shù)）和生物地理限制（物理障礙和距離對(duì)擴(kuò)散和定殖的影響）的影響。研究方法與觀點(diǎn)作者批判了將溫度依賴的生長(zhǎng)速率作為評(píng)估微生物對(duì)寒冷適應(yīng)性的主要標(biāo)準(zhǔn)的做法。
這種做法的問題在于，隨著溫度的升高，酶反應(yīng)速率會(huì)因?yàn)闊岬膭?dòng)能效應(yīng)而增加，微生物的生長(zhǎng)速率也會(huì)隨之增加，直到細(xì)胞內(nèi)的某個(gè)過程因熱而受損。因此，一個(gè)微生物的最高生長(zhǎng)溫度（Tmax）僅僅定義了它能夠承受的最高溫度。許多來自寒冷環(huán)境的微生物在實(shí)驗(yàn)室中可以在遠(yuǎn)高于它們?cè)谧匀画h(huán)境中通常遇到的溫度下生長(zhǎng)。因此，一個(gè)能夠承受相對(duì)較高的Tmax的嗜冷微生物（例如30°C）可能被認(rèn)為是“mesotolerant”（中溫耐受者）。
基于這種邏輯，作者質(zhì)疑為什么經(jīng)常使用具有相反含義的術(shù)語(yǔ)，如“psychrotolerant”（耐冷的）、“psychrotroph”（嗜冷的）或“facultative psychrophile”（兼性嗜冷的）。關(guān)鍵結(jié)論與實(shí)驗(yàn)案例文章通過多個(gè)案例來支持其觀點(diǎn)：Methanococcoides burtonii和Methanogenium frigidum：這兩種甲烷生成菌分別在23°C和15°C的最優(yōu)生長(zhǎng)溫度（Topt）和28°C和18°C的最高生長(zhǎng)溫度（Tmax）下生長(zhǎng)。如果僅根據(jù)Topt和Tmax來判斷，M.frigidum似乎更適合寒冷環(huán)境，但實(shí)際上M.burtonii在湖泊溫度下生長(zhǎng)得更快。Sphingopyxis alaskensis：在北半球寒冷的海洋水域（4-10°C）中，這種細(xì)菌是數(shù)量上的優(yōu)勢(shì)種，但在實(shí)驗(yàn)室中很難在低于4°C的溫度下培養(yǎng)，而且它可以生長(zhǎng)在高達(dá)30°C的溫度下。
南極深湖的haloarchaea：在南極深湖中，冬季溫度降至-20°C，haloarchaea占主導(dǎo)地位，其中一種物種占整個(gè)湖泊種群的約40%。然而，在實(shí)驗(yàn)室中，這種微生物可以在高于30°C的溫度下生長(zhǎng)。分子和生理響應(yīng)研究文章還討論了關(guān)于嗜冷微生物的分子和生理響應(yīng)的研究，這些研究表明在所謂的“最優(yōu)”生長(zhǎng)溫度下生長(zhǎng)可能是有壓力的。這些研究包括對(duì)生長(zhǎng)產(chǎn)量、活力、酶分泌水平、蛋白質(zhì)合成、膜通透性和應(yīng)激標(biāo)志物的評(píng)估。例如：Sphingopyxis alaskensis：在較高溫度下生長(zhǎng)時(shí)顯示出熱應(yīng)激標(biāo)志物。Methanococcoides burtonii：在23°C（Topt）和28°C（Tmax）時(shí)顯示出熱應(yīng)激，而在-2°C（Tmin）時(shí)顯示出冷應(yīng)激。細(xì)胞在1-16°C之間“愉快”生長(zhǎng)。
術(shù)語(yǔ)討論文章最后討論了術(shù)語(yǔ)的重要性，指出錯(cuò)誤的術(shù)語(yǔ)使用可能會(huì)導(dǎo)致誤解。作者建議使用“psychrophile”這一單一術(shù)語(yǔ)來描述寒冷環(huán)境中的微生物，而不是使用“psychrotolerant”、“psychrotroph”或“facultative psychrophile”等術(shù)語(yǔ)，因?yàn)檫@些術(shù)語(yǔ)在邏輯上存在問題。作者強(qiáng)調(diào)，溫度依賴的生長(zhǎng)速率評(píng)估并不能準(zhǔn)確反映微生物對(duì)其原生寒冷棲息地的適應(yīng)性?？偨Y(jié)文章的核心觀點(diǎn)是，僅以溫度依賴的生長(zhǎng)速率來評(píng)估微生物對(duì)寒冷環(huán)境的適應(yīng)性是不準(zhǔn)確的。微生物的適應(yīng)性是一個(gè)復(fù)雜的特性，受到多種因素的影響，包括它們的代謝途徑、對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)能力以及它們?cè)谏鷳B(tài)系統(tǒng)中的角色。因此，需要一個(gè)更全面的框架來理解和描述微生物的冷適應(yīng)性。
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