我知道很多細菌、病毒,在零度下可以生存,並不會被凍死,溫度高了還能「復活」,我問的也不是細菌病毒零度下會不會被凍死,而是能不能活動——進行新陳代謝、繁殖、運動。

我們知道生命的活動離不開水,零度以下水會結冰,形成固態結晶,這時候缺少流動性的「水」,應該是無法提供細菌病毒的活動條件吧?那麼細菌病毒應該是類似於被「封印」,既不會喫,也不會拉,也不會動,也不會分裂複製。

如果這樣的話,零度以下是不是可以永久保存食物?一年,一百年,一萬年?

但是很多冷凍要求-18,-20,如果我的假設成立,理論上,-1,-5,10,-18在保存食物方面是沒有區別的。

有哪位能幫在下解答這個疑惑嗎?謝謝!


國際上絕大部分研究新冠病毒的論文,都把繁殖、提純病毒的溫度定在4度,很顯然,零度以下新冠病毒活性或許會下降,但活性是絕對不會喪失的。


低溫,活動減慢,逐漸休眠。


忽略了一個要點,降解變質過程。譬如日常超市買的新鮮肉類,在普通冰櫃的冰凍情況下,2個月保質期,超過2個月不建議食用(喫不死人)。冷庫冰凍也不應超過6個月。

更低的冰凍溫度是為了保證病毒、細菌、自然降解等過程達到可控的最低範圍,但是,降解這種物理化學過程只要有適宜的化學反應條件,會持續進行,低溫只是降低進程到極低狀態而已,用常規低溫是無法預防的,所以,時間足夠長,物質還是會變質,不論有機體還是無機物。


當然可以。南極溫度常年在零下幾十度,那裡實際上有很多微生物在正常生長活動。你可以搜索一下嗜冷微生物或者嗜冷菌。這些微生物已經適應了低溫環境,它們的細胞膜,細胞質,蛋白等結構和平常的微生物都有區別,可以使它們在低於零度的環境仍然保持細胞形態和生理功能。


溫度越低,病毒越穩定,南極不知道封存了多少未知病毒。這些細菌和病毒沒有運動能力,但低溫時可長期保持活力,這個活力指的是感染宿主並增殖。


你說的零度是攝氏溫度嗎?

如果是的話,那這討論沒什麼意義。零攝氏度唯一的物理意義是:1標準大氣壓下,純凈的冰水混合物的溫度。

你的問題裡面有些漏洞,順便指出:第一段「我問的也不是細菌病毒零度下會不會被凍死,而是能不能活動——進行新陳代謝、繁殖、運動。」病毒是沒有新陳代謝的,所以你這地方表述不準確,或者說基礎生物學沒有學好。

第二,細菌多數都是單細胞,細菌的繁殖需要營養物質、濕度、氧氣、溫度,你凍起來它不繁殖,你升溫它可能也不繁殖,你不給氧氣也不繁殖,所以為什麼很多時候要抽真空保存肉類呢。

從分子層面上來講,如果你學過高中物理,就可以知道,分子的熱運動是不會停止的,跟低不低於零攝氏度沒有關係,跟水結不結冰也沒有關係。按照你的理解,固體中就不存在分子熱運動了?那麼海森堡測不準原理就只適用於氣體和液體了?抑或說,量子力學不適用於固體?顯然是無稽之談。分子在無時無刻地運動,所以宏觀上細胞也在無時無刻運動,所以不存在你說的凍起來細菌(單細胞)就不會動的情況。

再一點,你說」如果我的假設成立,理論上,-1,-5,10,-18在保存食物方面是沒有區別的。「,我不知道你說的」理論「是指什麼,但是按照你的表述,我們保存生物樣品就不會有-4℃,-20℃,-80℃,液氮這幾種不同的環境了。低溫在保存生物樣品上是為了防止生物大分子的降解,從而儘可能久地保持其生物活性,但也沒辦法保證它永遠不失活。

另一方面,低溫對細胞是有損傷的,水結成冰是不是體積會變大,是不是會有撐破細胞膜的風險;把細胞凍起來還會涉及到滲透壓的問題,而且結冰的過程很可能會」扯斷「某些生物分子,雖然你凍了起來,但這個細胞其實已經」死「了。對於細菌、病毒這種微生物,一般會採用凍幹法進行保存。

我感覺你的問題更像是用」常識「去試著解釋一些事情,但沒有說得太清楚,我可能回答了很多,但也不是太清楚,因為不知道該從那個角度或者說哪個層面去徹底講清楚這件事情,見諒。


很多細菌、病毒或其他微生物,在0℃以下並不會死亡。

只會進入休眠狀態,代謝減慢或是停止。

而要這些微生物死亡。

局必須破壞其身體結構或是蛋白質活性。

例如高溫、高壓等。


謝謝回復!

我在百度百科上找到的解釋:嗜冷菌(psychrophile)其實是一類菌的總稱。這類菌一般是在-15~20°C之間最適宜生長,由於這個溫度段與其它菌最適宜生長的溫度段相比要冷許多(普通細菌適應生長溫度為25~40°C),故此得名嗜冷菌。嗜冷菌種最常見的品種有耶氏菌、李斯特菌和假單胞菌(pseudomonas)。

應該說確實存在能在零度以下活動和繁殖的菌,那麼第二個問題,含鹽的海水結晶溫度低於零度,這類細菌或許通過某些機制改變體內水的溶質,來降低水冰點,使體內水不致0度就結晶,依然能保持生物活性。

那如果外界環境全是冰呢?比如,我把這類細菌放置在淡水中冰凍起來,水都結晶了,失去了流動性,細菌繁殖需要的有機物也被封裹在冰裏,細菌有辦法從冰裡面直接獲取營養物質嗎?

周圍環境成了固態結晶,細菌能在固態結晶裏運動嗎,比如,蠕動,分裂?

其實我的最終問題,是,事務如果零度以下,凍成冰坨子儲存,都是固態冰坨,-1度和-20度,到底有沒有區別,儲存一天和一年有沒有區別。

如果能活動,哪怕是最細微的活動,量變會引起質變,只是時間問題。如果連最細微的活動都沒有,沒有攝入、沒有代謝、沒有分裂,那麼就是0,0乘以一百一千都是0,沒有區別。

謝謝!


@凝霜 評論寫不下

1.謝答

2.此處指攝氏度

3.關於病毒的「新陳代謝」,可能確實是我表述不準確,感謝指正。

4.分子的熱運動和生物的新陳代謝,我想應該是兩個概念,一個非絕對零度的鐵塊,從微觀上看,它內部也有熱運動,鐵原子無時無刻都在運動,但是從宏觀上看,這個鐵塊是沒有變化的,是靜止、固化、封凍的,如果和空氣隔絕,不使氧化,這個鐵塊1年、100年,都還是這個鐵塊,不會變多,不會變少,也不會變質。

就像你上面所說「細菌的繁殖需要營養物質、濕度、氧氣、溫度,你凍起來它不繁殖」。那麼被凍在冰塊裏的細菌和病毒,沒有水,也沒有溶於水的有機營養物質,沒有濕度,溫度零下,那麼它們這些生物,是跟「封凍」的鐵塊一樣,還是有其另外的狀態呢?

5.可能在保存生物樣品方面,不同的低溫有不同的效果,但我關注的是在保存食品方面,比如一袋牛奶,一塊豬肉,蛋白質喫進去最後都是分解成氨基酸,大蛋白會不會變小蛋白,這個沒有那麼重要,重要的是,在零度下,在食物裏的水都凍成冰的情況下,食物裡面的細菌和病毒,還會不會繁殖,會不會產生代謝物,導致食物變味、變質。

6.因為水結冰膨脹,導致對生物的損傷,這個說明零下即便是對某些細菌或者病毒也會有不可逆的傷害。但,還無法說明對所有的細菌和病毒,都有此種傷害。

7.可能還有幾個概念,我沒有說清楚:

A.封凍:我指的封凍,是指在低於某個溫度下失活,高於某個溫度又會蘇醒,沒有不可逆傷害,就好像一杯純水,凍成冰再解凍成水,解凍後和解凍前的水,沒有本質區別。在封凍狀態中,一切都是靜止的,沒有新陳代謝(新陳代謝的概念見下條B),當然如果要嚴謹一點的話,不算原子/分子的熱運動。

B.新陳代謝:這個是我對細菌和病毒的狀態的統稱,因為自己也不知道到底應該怎麼描述更嚴謹,具體是指——和外界有物質交換(影響攝入、代謝物排出);蛋白或者其他有機會的合成和分解;DNA/RNA複製;細胞/病毒分裂;細菌通過生物能量,改變位置,比如某些細胞通過纖毛「游泳」……以上某個或者部分或者全部

C.生存:生存包含「封凍」和「新陳代謝」,只要生物活性沒有被破壞,低溫下可以新陳代謝,或者雖不能新陳代謝,但處於「封凍」狀態,都可稱之為生存。

D.低溫:我說說的低溫,指低於冰點0度的低溫,低溫並不必然導致水結冰,這裡有兩種狀態,一種是零度以下,卻還是液態水,比如海水;一種是生活中常見的,0度以下結成固態冰塊。我這裡主要討論0度以下,水結成冰的情況。


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