南極微生物於零下20度靠「吸氣」維生，深刻影響全球氫循環

在東南極洲極端嚴寒的環境下，當地的土壤微生物展現出令人驚嘆的生命韌性。科學研究發現，這些微生物在低至攝氏零下20度的低溫中，依然能透過一種稱為「大氣營養」（aerotrophy）的特殊機制維持代謝活動。這項機制的核心在於氧化大氣中微量的氫氣與一氧化碳以獲取能量。根據2022年至2024年間的深入調查，科學家證實這些微小生物扮演著初級生產者的角色，完全不依賴光合作用，這對於它們在漫長且無光的極夜環境中生存至關重要。

令人意外的是，這些南極物種的代謝活性甚至在攝氏75度的高溫下仍能被偵測到，顯示其酵素系統具備卓越的耐熱性。這種強大的環境適應力在2026年即將到來的氣候變遷背景下顯得尤為重要，因為隨著全球環境的變動，大氣營養過程的擴張可能會徹底改變全球氫循環。根據現有的科學評估，這類微生物目前已消耗了地球大氣中約82%的循環氫氣，對全球氣體平衡具有舉足輕重的影響。

來自新南威爾斯大學（University of New South Wales）、昆士蘭大學（University of Queensland）及蒙納許大學（Monash University）的研究團隊先前已指出，這些細菌的基因組編碼了特殊的酵素，能夠精準捕捉空氣中的氫氣、一氧化碳（CO）及二氧化碳（CO2）。它們能將一氧化碳氧化為二氧化碳以產生能量，並利用二氧化碳合成生物分子，這種生理特徵實質上意味著它們能以「空氣」為食。在有機物質極度匱乏的極端環境中，這種生存機制的發現為天體生物學開拓了新視野，暗示著在其他行星的嚴苛環境下，生命同樣具備繁衍的可能性。

每年從地球內部釋放到大氣中的氫氣總量估計在4,000萬至1.3億噸之間，而微生物在這些氫氣的遷移與轉化過程中扮演了關鍵角色。與需要耗費巨大能源的工業製氫過程截然不同，南極微生物展現了一種天然、低溫且高效的能源利用方式。這種自然的氫氣消耗模式，進一步凸顯了這些微生物在全球生物地球化學循環中不可或缺的基礎地位。

為了在極低溫下維持細胞膜的功能活性，這些細菌會主動調整其脂質組成，增加短鏈及不飽和脂肪酸的比例。這種適應性特徵使其細胞膜能保持液晶狀態，這對於在極寒環境中持續生長與代謝至關重要。相較之下，一般認為大多數土壤微生群落會在溫度降至攝氏5度以下時進入休眠狀態。因此，南極的大氣營養微生物為研究微生物生存極限及其對全球氣體平衡的隱性影響，提供了一個獨一無二的科學模型。