在台灣的地圖上，東沙群島幾乎只是南海上一個看不見的小點。它孤處於海上，距高雄四百多公里，島上沒有繁華都市，沒有商業漁港，更沒有常住居民。這座由珊瑚礁堆積而成的馬蹄形小島，陸地面積不到兩平方公里，長年僅由海巡駐守，是戰略前線，也是一座被劃為生態保護區的孤島。東沙環礁由珊瑚礁構成，西側的東沙島是漲潮時唯一露出水面的陸地。島上有一座小潟湖（位於北緯20度70分、東經116度80分），平均水深僅約一公尺，看似平靜無波，卻隱藏著特殊的環境條件。
很少人知道，這座小潟湖，不只是水，更像是大自然為生命設下的生存考場。
這座小潟湖與外海的湛藍海水截然不同。東沙環礁周邊的表層海水全年溫度介於攝氏22至32度之間，但在這半封閉的湖裡，由於白天烈日直射，加上水體交換不易，水溫全年白天都維持在攝氏35度以上，盛夏時甚至可飆升到38度以上，幾乎比部分溫泉還燙。水裡的鹽分可能高於一般海水的3.3-3.5%，高溫和鹽度變化足以讓許多海洋生物望而卻步。
在外人眼裡，這或許只是一片又鹹又燙的水域。但在科學家眼中，這裡藏著另一道難題：在如此極端的條件下，生命是否還能存活？
答案，藏在小潟湖水中的一群看不見的微型生物—藍綠菌。
這些只有顯微鏡看得到的微小細胞，不僅活得很好，還把這片高溫小潟湖視為習以為常的生活圈。這種單細胞海洋藍綠菌，名為Cyanobacterium sp. Dongsha4（簡稱DS4），擁有一身適應極端環境的生存本領。即使水溫逼近50°C，它依然能從容行光合作用；即使鹽度遠超一般海水，它仍安然無恙；即使環境貧瘠、缺乏氮源，它也擁有自給自足的固氮系統，靜靜在烈日與鹽水中活著。比起我們熟悉的綠藻、海藻，這些藍綠菌更像是穿越了億萬年歷練，練就一身求生絕技的「生存專家」。
這項研究由中央研究院植物暨微生物學研究所朱修安博士、郭志鴻博士，與國立中山大學海洋科學系陳慶能教授合作完成，透過全基因體定序與相關生理特性分析，發現DS4擁有一套獨特的耐熱、耐鹽、耐貧瘠遺傳裝備，甚至可能蘊藏開發新型抗菌物質的潛力。
透過完整的基因解碼，發現了DS4身上藏有許多特別之處。中央研究院植物暨微生物學研究所指出，根據16S rRNA基因親緣分析，DS4與來自日本的 Cyanobacterium sp. NBRC 102756，以及來自印度的Cyanobacterium sp. MCCB114/115/238的基因相似度皆高達99.9%。然而，NBRC 102756與MCCB114目前並無公開的完整基因體資料，因而無法進行比較分析。在已具備完整基因體序列的藍綠菌中，DS4則是與來自義大利溫泉的Cyanobacterium aponinum PCC 10605在演化上最為接近，基因體序列相似度達92.9%。DS4屬於新發現的物種，擁有獨特的遺傳特徵，包含完整的固氮基因群與多組參與逆境適應等的基因，展現出強大的極端環境生存能力。
首先，DS4擁有一套完整的固氮基因群（nif gene cluster），能在缺乏氮源的環境中，從空氣或無機物中自行轉化出生命所需的氮素營養。這種「自給自足」的能力，讓它不必依賴外界提供肥沃的水質，也能在極度貧瘠的鹽湖裡穩定生存。
DS4還配備了多組專門用來對抗惡劣環境的基因裝備，其中包含大量分子伴護蛋白（chaperone）基因，能在高溫或鹽分壓力下，協助細胞內的蛋白質維持正常結構，避免受損失去功能，讓DS4能在極端條件下依然保持生理穩定。
此外，面對烈日曝曬，DS4也發展出一套光防護機制。它體內擁有橙色類胡蘿蔔素結合蛋白（OCP），能在強光時有效降低光合作用系統受損，並透過抗氧化酶清除活性氧，保護細胞避免陽光與氧化壓力造成的破壞。這套機制讓它即使長年曝露在高溫高光環境下，也能維持穩定光合作用，不輕易被環境擊垮。
更令人感到驚奇的是，DS4的基因體中，還隱藏著生產新型天然產物的潛能。研究發現，它擁有製造非核醣體胜肽（nonribosomal peptide, NRP）與lantipeptide小分子的基因群，這些物質在自然界常具有抗菌、抑菌或訊息傳遞功能，未來有潛力成為新型生物材料的潛在來源。
這些特徵組合而成的，是一套完整的「逆境求生系統」，不只讓這群藍綠菌安穩地生活在東沙小潟湖中，也為我們重新思考極端環境下的生命潛能。
在東沙小潟湖這樣被烈日炙烤、鹽分劇烈變動、幾乎不適合生命生存的極端環境裡，DS4透過一套精密的基因裝備，從高溫、高鹽、缺氮中找出了生存下去的方法。這些遺傳特徵不只是為了自身求生，更蘊藏著來自大自然長年演化累積下來的生物多樣性。或許這些微生物，昭示了在極限環境裡活下去的可能路徑。
這些基因能力與特殊代謝機制，也為未來科學研究、環境應用、生技開發提供了無限可能。面對氣候變遷、資源枯竭與未來的不確定，我們或許也能重新思考，是能否從這些微小而古老的生命裡，借來一點未來的生存智慧。
【論文】
Ching-Nen Nathan Chen, Keng-Min Lin, Yu-Chen Lin, Hsin-Ying Chang, Tze Ching Yong, Yi-Fang Chiu, Chih-Horng Kuo & Hsiu-An Chu (2025) Comparative genomic analysis of a novel heat-tolerant and euryhaline strain of unicellular marine cyanobacterium Cyanobacterium sp. DS4 from a high-temperature lagoon. BMC Microbiology 25:279.
https://bmcmicrobiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12866-025-03993-7