抗辐射微生物简介
一、抗辐射微生物的定义
把能在高剂量的辐射环境中生存的微生物称为抗辐射微生物（radioresistant extremophiles, 或radiation-resistant）。不同于其他类型的极端生物，辐射对抗辐射微生物的生长并非必需的环境因子，因而并没有发现嗜辐射的微生物，抗辐射微生物在没有辐射的环境中生长会更好。
二、辐射的种类及其对微生物的影响
地球上各种各样的辐射，有些是自然的，如高海拔地区、臭氧层稀薄的南北极地区等，具有很强的UV辐射；而有些则来自于人类的活动，如医疗、工业和科研上的放射性同位素的使用，类似于1986年切尔诺贝利和2011年福岛核泄露等造成的辐射等。可见光和近红外光范围(400-1100nm)的中等强度的电磁辐射对生物是有益的，光养生物正是利用这种光辐射能量进行光合作用。但是紫外线和伽马辐射等短波长、高强度的辐射能严重损害生物甚至对生物是致死的。地球上生命进化之初，来自太阳的紫外线辐射远比现在强很多，当暴露在强辐射下，生物会产生适应这种辐射的机制，从而进化出能抗辐射的生物种类。
各种辐射对生物造成直接和间接的损伤，如引起细胞内活性氧自由基(ROS)的积累导致氧化胁迫，造成DNA双链的损伤等。短波长的紫外辐射(UV),γ射线和X射线等电离辐射可造成DNA碱基损伤和键断裂，引起变异，甚至造成生物死亡；UV辐射引起胸腺嘧啶二聚体和DNA损伤。
三、抗辐射微生物应对辐射的机制
在长期的辐射环境中，抗辐射微生物采用多种机制应对并修复辐射造成的损伤.
(一)合成辐射吸收物质
抗辐射蓝细菌产生伪枝藻素 (scytonemin) 和类菌素氨基酸(mycosporine-like amino acids，MAAs)，这两类物质能吸收并将紫外线转化为热量，从而减轻 UV 的伤害。分离自我国新疆的新疆薄层菌(Hymenobacter xiniiangensis)抗增强UV 辐射其所产粉色色素类物质，对抗 UV 和 y辐射有重要作用。类胡萝卜素具有吸收辐射的作用，分离自放射性工厂区的新种 Kineococcus radiodurans sp.nov能抗3.5 kGy γ辐射，其细胞中的类胡萝卜素最大吸收波长为444nm、471nm 和501 nm。
(二)抗氧化剂(Mn antioxidants)ROS 清除系统
辐射导致细胞内ROS的大量产生，抗辐射微生物通过ROS清除系统清除或减缓 ROS对细胞的间接影响。但对抗氧化酶突变体研究表明，以SOD为主的抗氧化系统在抗辐射微生物抗辐射响应中并非主要的ROS清除系统。最近的研究发现，在抗电离辐射的细菌和古菌中存在很高的Mn/Fe值，显示Mn与ROS引起的蛋白质氧化损伤的保护有关，Mn-多肽复合物在耐辐射奇球菌抗辐射中起着关键作用。在酵母中 Mn-磷酸盐复合物在抗氧化胁中起重要作用。对红色杆菌属一些种的研究发现Mn和海藻糖对抗辐射是必需的
(三)DNA 损伤修复系统
抗辐射微生物也具有强大的DNA损伤修复机制，能有效地修复由于辐射造成的DNA损伤。厚壁菌门的种类能产生内生抱子，内生抱子由酸溶性蛋白包裹，保护DNA免受损伤同时，其DNA具有独特的应对辐射和进行损伤修复的机制。异常球菌属(Deinococcus)营养细胞也能抗强辐射，其DNA修复系统活性很高，利用多拷贝的基因组为模板修复辐射损伤的 DNA。耐辐射奇球菌及其近缘种类具有抗UV特异性DNA单结合蛋白和应对γ辐射专一性 DNA 修复酶。Dradiodurans具有高效的DNA修复酶，能高效率修复双链DNA断裂。
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四、抗辐射微生物的应用
由于抗辐射微生物的特殊性，其抗辐射酶和次生代谢产物，显示出在医药和工业过程中重要的应用价值。抗辐射微生物在辐射污染的环境修复和核废料的清除方面也显示出广阔的应用前景。抗辐射微生物作为生物技术开发的对象，可利用其抗辐射的能力用于生物技术新产品的开发(表 2-36)。
(一)抗辐射微生物生产药物
抗辐射微生物产生的化合物用于抗癌。从抗 UV 的极端微生物中分离的类菌孢素氨基酸(mycosporine-like amino acids，MAAs)、伪枝藻素(scytonemin)、四氢嘧啶、菌红素(bacterioruberin)、sphaerophorin、 pannarin 和 melanin 为强 UV 防护和抗氧化化合物。该化合物可从UVB辐照的红藻、鞭毛藻、海星、珊瑚和蓝细菌等生物中分离到。从地衣胶衣(Collema crisatum)分离到一种新化合物类菌抱素具有防止UV引起的人皮肤角质细胞膜损伤、胸腺嘧啶二体形成和皮肤红斑的作用。
(二)抗辐射微生物生物技术
(三)抗辐射微生物用于核污染环境修复和核废料的生物处理
抗辐射微生物具有通过酶代谢途径降解放射性同位素的能力，可用于核废料污染土壤的生物修复。一些微生物还可吸收放射性同位素。