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喜欢生活在水深火热的水生栖热菌。原图链接

美国黄石公园的水生栖热菌原图链接

水生栖热菌 ，（Thermus aquaticus）是一种能耐受高温的细菌，属于Deinococcus–Thermus组中的几种嗜热细菌之一。 它是耐热酶Taq DNA聚合酶的来源， Taq DNA聚合酶是分子生物学中最重要的酶之一，因为它用于聚合酶链反应 （PCR）DNA扩增技术中。

历史记录

水生栖热菌在日常生活中易见，在1960年代开始研究温泉中的生物时，科学家认为嗜热细菌的生命无法在高于约55°C（131°F）的温度下维持。 然而，很快地人们发现了，在不同的泉水中，许多细菌不仅存活下来，而且在更高的温度下繁殖。 1969年，印第安纳大学的 Thomas D. Brock和Hudson Freeze报告了一种嗜热细菌的新物种 ，他们将其命名为Thermus aquaticus 。该细菌最初是从黄石国家公园 下间歇泉盆地的蘑菇泉中分离出来的，该蘑菇泉毗邻主要的大喷泉间歇泉和白色圆顶间歇泉，此后在世界各地类似的热生境中被发现。

生物学

水生T. aticticus在65至70°C（149°F至158°F）时表现出最佳生长，但可以在50°C至80°C（122°F至176°F）的温度下存活。 它主要从周围环境中扫描蛋白质，这通过大量细胞外和细胞内蛋白酶和肽酶以及跨细胞膜转运氨基酸和寡肽的蛋白质来证明。 该细菌是化学趋化菌-它进行化学合成以获得食物。 但是，由于其温度范围与共享理想环境的光合作用蓝细菌的温度范围有些重叠，因此有时会发现其与邻居共同生活，并从其光合作用中获取生长所需的能量。 水生T. aquaticus通常需氧呼吸，但其中一种菌株Thermus aquaticus Y51MC23可以厌氧生长。 水生山毛榉的遗传物质由一个染色体和四个质粒组成 ，其完整的基因组测序揭示了众多基因座上的CRISPR基因。

形态学

水生栖热菌通常为圆柱形，直径为0.5μm至0.8μm。 较短的杆形状的长度为5μm至10μm。 较长的长丝形状的长度变化很大，在某些情况下超过200μm。 水生T. aticticus在不同的文化中显示出多种可能的形态。棒状细菌倾向于聚集。几个人的联系会导致形成直径为10μm至20μm的球形物体，也称为圆形物体。这些物体并非由先前认为的细胞包膜或外膜成分组成，而是由重塑的肽聚糖细胞壁制成。 它们在水生紫杉的生存中的确切功能仍是未知的，但已被理论化为包括临时食物和核苷酸的储存，或者它们可能在菌落的附著和组织中起作用。

水生丁酸杆菌的酶

如下所述，水生T. aticticus已成为热稳定酶特别是Taq DNA聚合酶的来源。

1. 醛缩酶：可以在细胞培养物中生长的这种极端嗜热细菌的研究最初集中在试图了解蛋白质 酶 （通常在高温下不活跃）如何在高温下在嗜热菌中起作用的尝试。 1970年，Freeze和Brock发表了一篇文章，描述了来自水生拟南芥的热稳定的醛缩酶。
   
2. RNA聚合酶：1974年从水生紫杉分离出的第一种聚合酶是一种DNA依赖性RNA聚合酶 ，用于转录过程。
   
3. Taq I限制酶：由于从该生物中分离出有用的限制性核酸内切酶 ，大多数分子生物学家可能在1970年代末或1980年代初意识到了水生T. aticticus 。术语Taq的使用是指从原生物的属和种衍生出限制性酶的简称，如Sal和Hin，这是在此时出现的。
   
4. DNA聚合酶（“ Taq pol”）：DNA聚合酶于1976年首次从水生丁酸丝虫中分离出来。这种热稳定的发现（温度最适为72°C，即使在95°C时也不会变性）的第一个优点是，DNA聚合酶可在以下条件下分离：比其他来源的DNA聚合酶更纯净（不含其他酶污染物）。后来，Cetus Corporation的 Kary Mullis和其他研究人员发现，该酶可用于聚合酶链反应 （PCR）过程中，以扩增DNA的短片段，消除了在每个热循环后添加大肠杆菌聚合酶的需要。DNA变性。 还对该酶进行了克隆 ，测序 ，修饰（以产生较短的“ Stoffel片段”），并大量生产用于商业销售。在1989年，《 科学 》杂志将Taq聚合酶命名为第一个“年度分子”。在1993年， Kary Mullis博士因其在PCR方面的工作而获得了诺贝尔奖 。
   
5. 其他酶：水生T.ticus的最佳温度使研究人员能够在其他酶失去活性的条件下研究反应。从该生物中分离出的其他酶包括DNA连接酶，碱性磷酸酶，NADH氧化酶，异柠檬酸脱氢酶，淀粉淀粉酶和果糖1,6-二磷酸依赖性L-乳酸脱氢酶。

争议

来自水生丁二酸酶的商业用途并非没有争议。经过布罗克博士的研究，该生物的样品被存放在美国典型培养物保藏中心（美国典型培养物保藏所）中。 其他科学家，包括Cetus的科学家，都从那里获得了它。 随著Taq聚合酶的商业潜力在1990年代变得明显，国家公园管理局将其用作“伟大的Taq盗窃案”。现在，要求在国家公园工作的研究人员签署“利益分享”协议，该协议将把以后的部分利润返还给公园管理局。

影片

Describe the roles of heat , primers and the bacterium Thermus aquaticus in the process of PCR.
描述热，引物和水生栖热菌在PCR过程中的作用。