耐高温变形虫挑战生存极限《细胞》
在美国加州火山地区新发现的一种变形虫，颠覆了长期以来人们对于复杂细胞耐热极限的认知。
高温会迅速破坏复杂细胞。温度升高时，蛋白质会发生变性，DNA受到损伤，关键细胞代谢过程随之失灵。因此，极端高温环境以往被认为主要是细菌与古菌的生存领地。
如今，新发现的这种变形虫刷新了这一上限。研究人员发现，这种微生物可以在63℃（145℉）环境下正常生长繁殖，高于学界长期认定的真核生物生长温度上限。该生物发现于加州拉森火山国家公园的地热温泉，相关研究发表在《细胞》（Cell）期刊上。
这种变形虫还能耐受更高温度。当处于70℃（158℉）环境时，它会改变形态，生成保护性外层；待温度回落之后，又可以恢复活性。
通讯作者、雪城大学的安吉拉·奥利韦里奥表示：“这一发现拓展了我们认知中的生命可能性，令人振奋。或许还有更多真核生物，能够在比我们已知更高的温度下存活。”
为什么极端高温对真核生物是巨大挑战
有些微生物可以在人类完全无法承受的高温环境旺盛生长。目前已知生长温度纪录保持者为坎氏甲烷嗜热菌，一种生活在深海热泉附近的古菌，可在122℃（252℉）下增殖。
> 63℃下进行有丝分裂的变形虫
> 火变形虫（Incendiamoeba）细胞在63℃进行有丝分裂。DNA染为蓝色，微管蛋白为粉色，细胞膜为灰色。图源：费利克斯·米库斯
古菌和细菌的细胞结构与真核生物不同。动物、植物、真菌、变形虫以及许多其他微生物都属于真核生物，细胞内拥有细胞核以及各类特化细胞器。
数十年来，学界普遍认为真核生物生长的温度上限约为60℃（140℉），已知仅有少数物种能够接近这一极限。
火山温泉中的生物搜寻
科学家此前就在温度超过140℉的地热泉附近检出过变形虫。但在该环境检出生物，不等于它能在此正常生长繁殖。细胞有可能是从温度更低的区域被水流携带过来；还有一些生物仅能短暂耐高温，却无法在此繁衍。
奥利韦里奥及其团队想要确认，栖息在地热环境中的变形虫是否真正适应极端高温。
2023至2025年间，研究人员在加州喀斯喀特山脉拉森火山国家公园的地热溪流中采集微生物样本。采样点温度介于47℃~64℃（117℉~147℉）之间。
其中一种此前从未被记录的变形虫格外引人注目。实验室实验显示，它在57℃（135℉）下长势旺盛，突破了以往变形虫生长的最高温度记录。随后研究人员继续提升培养温度。
在63℃（145℉）条件下，研究人员观察到该变形虫正在进行有丝分裂——也就是真核细胞的分裂方式。这证明它不只是单纯耐受高温，还可以正常生长和繁殖。
认识“火变形虫”
研究团队将该物种命名为 Incendiamoeba cascadensis，大致含义为“来自喀斯喀特山脉的火变形虫”。
温度超过63℃（145℉）后，变形虫不再正常生长，而是改变形态，生成一层保护性外壳。
> 55℃环境下的变形虫
> Incendiamoeba cascadensis 细胞，标尺5微米。图源：贝丽尔·拉帕波特
即便暴露在70℃（158℉）环境，当研究人员把它放回较低温度环境，变形虫仍可复苏。该物种的生长分裂温度为63℃，而70℃仅为它的存活温度，无法在此增殖。
细胞如何抵御高温
对这种变形虫的基因组测序，为其超强耐热能力提供了可能的解释。相比栖息在温和环境中的变形虫，喀斯喀特火变形虫拥有更多和蛋白质维持、DNA修复相关的基因。
蛋白质依靠精准的三维结构发挥功能，高温会使其解折叠、聚集。高温同样会损伤其他细胞组分，因此细胞修复与维持系统就显得尤为关键。
火变形虫的蛋白质表面还带有更多带正电的氨基酸，这一特征同样见于部分耐高温细菌与古菌。该特性有助于蛋白质在高温下保持稳定，而同等温度会破坏普通生物体内同类蛋白。
论文第一作者、雪城大学博士生H·贝丽尔·拉帕波特说：“尽管这些生物差异巨大，但在高温环境下，蛋白结构为维持稳定性而发生的选择趋同。”
微小纪录，重大意义
这项新纪录，仅仅将真核生物的已知生长温度上限提升了几度。但生物极限往往只是源于人类已经发现、测试过的物种，并非不可逾越的绝对边界。
这一发现提示，还有其他生物或许可以在现有公认环境极限之外存活甚至繁衍。
奥利韦里奥认为，该研究鼓励科研人员在测试生物环境耐受能力时，不要被过往的纪录束缚实验思路。
她说：“体育比赛里，哪怕只快了几毫秒，创造出新的世界纪录也会被惊叹和庆祝。变形虫研究也应当如此。这些看似微小的突破，拓展了我们对生命可能性的理解。”
Reference: “A geothermal amoeba sets a new upper temperature limit for eukaryotes” by H. Beryl Rappaport, Natalie A. Petek-Seoane, Tomáš Tyml, Jessica K. Niblo, Felix Mikus, Naomi E. Gilbert, Kurt LaButti, Godwin Ani, Ethan MacVicar, Rachel M. Shepherd, Ignacio de la Higuera, Samuel J. Lord, Gautam Dey, Gordon V. Wolfe, Omaya Dudin, Laura A. Katz, Kenneth M. Stedman, Shahar Sukenik, Kristen Skruber, Frederik Schulz, R. Dyche Mullins and Angela M. Oliverio, 22 September 2026, Cell.
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