学文网台湾岛上温泉分布的数量与密度相当高，非常适合做嗜热微生物的研究。本土嗜热菌和外国嗜热菌到底有什么不同呢?嗜热菌对人类来说又有什么相关呢?
微生物和一般高等动、植物比起来，能适应的生长环境较为广泛。在各种不同极端环境中，如高温、高盐、强、酸、强碱、高压以及干旱等地区，都有微生物的存在。温度对于微生物来说，是一个相当重要的影响因子，影响了微生物的生长与分布，而能生长在45℃以上的生物，称为嗜热生物。
热不死的细菌
1969年，美国黄石公园中，布洛克(Thomas Brock)和佛瑞兹(Hudson Freeze)在60~80℃、pH 6.5以上的温泉内找到第一株嗜热细菌：水生栖热菌(Thermus aquttcus)，接着陆续分离出许多不同的嗜热细菌。在各种不同的嗜热微生物中，属于原核生物的细菌和古菌(Archaea)，分布最为广泛、种类最多。嗜热细菌在嗜热菌中所占的比例最高，而且所能忍耐的温度较高。
嗜热细菌的发现引起科学家的注意，开启了极端环境生命科学研究的大门。依据生长温度范围的差异，嗜热细菌可区分为：嗜热菌(thermophiles)与超级嗜热菌(hyperthermophiles)。这些嗜热细菌可以在极端环境中生长，主要是因为它细胞的生理结构和功能，与生长在所谓"正常环境"下的微生物不太一样，而这样的生理反应与生化代谢的差异，使嗜热菌成为科学家研究重点。
在发现第一株嗜热细菌后，科学家在各种高温的环境中，都可以见到嗜热细菌的踪迹，这些高温环境包括：自然高热环境与人为高热环境。前者如地热区的温泉、太阳直射的土壤、沙漠、火山的硫气孔，海底热泉等，这些多分布于火山及地壳变动的地表；后者是由农业生产活动所产生的堆肥，或工业的工厂热水器和冷却水的装置所产生。
若以嗜热菌的种类来观察，温度与酸碱度是影响嗜热菌分布的主要因子。目前所知，好氧性的嗜热古菌多分布于pH 1-3、60~90℃之间；厌氧性的嗜热古菌普遍存在于pH5~7、80~110℃之间；嗜热细菌则生存在pH 2~9、55~80℃的环境中，其中好氧产孢的杆菌群分布在pH 2~9的高热环境，如芽孢杆菌(Bacillus)、脂环酸芽孢杆菌(Alicyclobacillus)、硫化芽孢杆菌(Sulfobacillus)、土芽孢杆菌(Geobacillus)等，而好氧非产孢杆菌则多分布于中性或碱性的环境中，如嗜热杆菌(Thermus)、微嗜热杆菌(Meiothermus)、红色杆菌(Rubrobacter)等；厌氧性嗜热菌如梭状芽孢杆菌(Clostridium)则在非强酸性的环境中广泛地分布。在所有的地热环境中，由于温泉分布于地表，而且是一个热稳定性的环境，又因其酸碱度与温度有相当多样的变化，所以目前许多高温菌的研究都是以温泉中所含的嗜热菌做为研究对象。
嗜热细菌并非单一的菌属或菌群，而是广泛分布于各种不同的菌群中，其中有些嗜热细菌，其同属菌中皆为嗜热菌，如嗜热杆菌、微嗜热杆菌、红色杆菌、土芽孢杆菌、脂环酸芽孢杆菌、硫化芽孢杆菌、红色嗜热杆菌(Rhodothermus、脱硫肠状菌(Desulfotomaculum)、玫瑰弯菌(Roseiflexus)、嗜热好氧杆菌(Thermoaerobium)、嗜热厌氧杆菌(Thermoanaerobacterium)、嗜热嗜油杆菌(Thermoleophilum)、绿弯菌(Chloroflexus)、嗜热丝菌(Thermothrix)、嗜热管菌(Thermosipho)、球杆菌(Sphaerobacter)等;也有高温菌及中温菌并存的菌属，如芽孢杆菌、奇异球菌(Deinococcus)、假黄色单胞菌(Pseudoxanthomonas)等。
如果区分嗜热菌的标准为是否可以在50~60℃生存，到2002年为止，科学家们总共分离出19属好氧嗜热细菌与12属厌氧嗜热细菌；而这几年，嗜热菌的发现如雨后春笋，每年都发现许多的嗜热菌或有相关的研究结果发表，到了2005年，已经研究过76属好氧嗜热细菌及32属厌氧嗜热细菌。这些嗜热细菌的研究，除了从已经发现的细菌同属中找到新种之外，科学家们更提出许多新属名，甚至提出新科名!
台湾温泉与本土嗜热细菌
台湾岛位于环太平洋火山带上，为菲律宾板块与欧亚板块的聚合与压缩界线，岛上地壳变动频繁，而且地热特徵明显。台湾面积虽然仅仅3万6000平方公里，却拥有各式各样的地理环境及多样性的生物资源，特别在温泉的分布上，数量与密度皆相当高。全台16县只有彰化县、云林县和澎湖县尚未找到温泉；到目前为止，有命名的温泉已超过135座。这些温泉分布于各种地形，如平原、溪谷、高山(海拔高达1400公尺以上的大分、乐乐温泉)、海域(金山、南澳、绿岛、龟山岛温泉)或断崖、峭壁(雾鹿、中埔温泉)。
温泉可以依据温度分为冷泉、温泉及热泉，也可以依据泉质的不同分为硫磺泉(酸性或中性)、硫化氢盐泉、弱碱性碳酸盐泉，碳酸氢钠泉、碳酸泉(单纯、弱碱性或碱性)以及混合泉。台湾地热温泉的开发与研究从日据时代就已开始，而近代的研究则是从1962年起由经济部主导，都是以温泉资源开发利用为主题，包括地热能的利用与观光资源的开发，但是其他方面，如生态与生物资源的研究则非常少。
温泉由于形成的原因或所在地理位置的不同，里面所含的微生物变化情况也相当大。与台湾相同地质环境的国家，如日本、冰岛等，对于地热温泉区内的微生物研究已具相当规模，证明在如此极端的环境中，嗜热微生物具有相当高的生物多样性。台湾早期温泉微生物的调查较少，仅有温泉地区土壤真菌调查，以及在绿岛附近热泉中分离出的好热性细菌研究。近年来，台湾社会逐渐重视生态保育观念，为了避免过度开发，以及地震频繁造成生态体系的破坏和物种的灭绝，如何把这些珍贵的种源保存下来是相当重要的事，
在台湾本土嗜热菌的研究中，目前已采集的台湾温泉，包括本土的温泉、离岛的绿岛温泉以及龟山岛海底热泉，共有74座。由这些温泉样品分离，并保存千余株本土嗜热菌，从所筛出的分离株数目来推算，台湾温泉地区所含有的嗜热微生物，应该相当丰富。
首先，对这些细菌做格兰氏染色反应的测试，再根据微生物鉴定的基本方法，包括：形态、生理、生化和细菌核醣体DNA(16SrDNA)的分析结果，把这些分离菌株区分为两群。其中，杆状菌中芽孢杆菌和红色杆菌，以及球形菌有奇异球菌、Truepera等呈现格兰氏阳性反应；而呈现格兰氏阴性反应的杆状菌有嗜热杆菌、微嗜热杆菌、假黄色单胞菌和Silanimonas等属。依据序列分析比对细菌核醣体DNA，到目前为止，有些本土分离株的序列，和温泉网站上已登记的序列相似度超过97％，可以鉴定出这些本土嗜热菌；但是，有些本土分离株的细菌核醣体DNA序列，与网站上有登记的序列相似度低于97％，应该可以将它鉴定为新种。
其中一株由乌来分离得到的微嗜热杆菌，它会产生长丝状的细胞，和大多数会产生杆状细胞的微嗜热杆菌不太一样；经过更详细的分析，包括生理、生化特性、DNA中G+C含量以及脂肪酸组成的分析结果，并和其他相关菌种做DNA杂交实验，研究人员将这株嗜热菌鉴定为新种，并命名为Meiothermus taiwanensis。另一株能利用亚硝酸盐进行脱氮反应产生氧化亚氮(N2O，亦称笑气)的假黄色单胞菌，与外国的分离株具有相同的脱氮特性，但它的生长温度范围较为宽广，能耐高温，于是研究人员将它监定为新种，命名为Pseudoxanthomonas taiwanensis。此外，还有其他新种陆续鉴定出来，包括Rubrobactertaiwanensis等。
此外，外国的研究人员曾在温泉或高温环境里筛出抗辐射的菌种，我们也曾经从本土温泉筛出抗辐射菌种，并鉴定出分别属于奇异球菌、Truepera和红色杆菌，这三类分离株对于辐射线与紫外线的抗性比大肠杆菌强很多，且有些分离株属台湾本土特有的新种，如Rubrobacter taiwanensis等。
所筛选的嗜热菌除了分离、鉴定以及测试这些菌种对辐射线的抗性之外，我们和相关的实验室也曾对有些菌株产生的蛋白酶、超氧岐化酶(superoxidedismutase)、伴侣蛋白(chaperonprotein)、岐链胺基酸转胺酶(branched chain amino acid aminotransferase)、天门冬胺酸转胺酶(aspartate aminotransferase)、半***糖水解酶（galactosidase)做初步的测试分别探讨将来应用的可行性。
嗜热菌的未来可能性
由于极端微生物的独特特性，对于生物技术研究和应用上有相当潜力。因此，嗜热菌的分离及相关的研究，成为生命科学研究优先且重要的课题。微生物为了应付及适应高温的极端环境，常会发展出特异的生理特性，尤其是不同的热稳定酵素系统。嗜热菌所产生的各种耐热酵素，理论上应具有较一般蛋白稳定的特性，能延长酵素的使用寿命；此外，这种稳定的蛋白结构，能简化产物的纯化回收步骤和提升酵素的再利用率。
目前在工业上所经常使用的耐高温酵素，例如：淀粉酶(amylases)、果胶水解酶(pectinases)、几丁质水解酶(chitinases)、蛋白酶(proteases)、脂解酶（lipases)、纤维素水解酶(cellulases）等，都已经分离出产量高，且酵素稳定的菌株。
嗜热菌的应用相当广泛，例如淀粉水解酶会将淀粉分解，产生葡萄糖和麦芽糖，可当作甜味剂或糖精的材料；聚木醣酶(xylanases)主要分解木材中的聚木醣及木质素的部分，常使用于制纸业上纸质的漂白，以增加明亮度，也可应用在动物饲料和果汁、果酱的制造上。而蛋白酶及脂解酶可应用的范围更广，前者广泛地应用于家用清洁剂及动物饲料的添加剂、隐形眼镜的清洗液、人工甜味料阿斯巴甜的合成、肉质软化剂、啤酒消泡剂、毛料加工处理等；后者则广泛地应用于家用清洁剂及洗发精的添加剂、分解废纸上的油墨、去除纸浆中的树脂、生产高价位的特殊油脂等。除了热稳定的酵素外，有些嗜热菌对环境的逆境，如：高辐射线、盐类、酸硷度变化、渗透压变化、水势能变化等，也有相当程度的抗性，因此这些嗜热菌除了应用于基础研究之外，更可将它们应用于处理工业界所排放的废水(高温、强酸，硷性或高盐浓度)及农业废弃物，分解其中的生物可分解性废弃物，减少环境污染。
科学家从生物的演化分析最古老的生物，包含嗜热细菌和古菌，因此对于嗜热菌的研究，将有助于我们了解生命的起源。因为嗜热菌所产生的耐热酵素比一般常温菌来得稳定，利用这种特性可以由嗜热菌大量生产特殊的热稳定酵素，而加以广泛应用。台湾地理环境特殊地热环境遍布全岛，嗜热菌的数目与种类都相当可观，其中除了可能含有许多台湾本土新种嗜热菌以外，更可以针对这些嗜热菌所产生的耐热酵素或产物加以研究和应用。