极端环境生命导航：从嗜极微生物到天体生物学的文献计量学探索

《International Journal of Astrobiology》：Navigating life in the extremes: a bibliometric exploration of extremophiles and astrobiology

本研究针对天体生物学中嗜极微生物研究趋势不明确、合作网络分散的问题，通过文献计量学方法分析309篇文献，揭示了基因组学、多组学技术和拉曼光谱等关键研究方向，明确了美国及欧洲国家的核心合作地位，并指出金星探测、生物标志物识别等新兴热点。该研究为极端环境生命适应性及地外生命探测提供了战略指导，发表于International Journal of Astrobiology。

　　

在浩瀚宇宙中，地球生命是否孤独？极端环境下的微生物如何生存？这些问题驱动着天体生物学这一交叉学科的蓬勃发展。嗜极微生物（Extremophiles）作为生命适应极端条件的“极限挑战者”，成为研究地外生命可能性的关键模型。然而，该领域研究分散、技术方向不明，缺乏全局视角。为此，研究人员开展了一项文献计量学分析，系统梳理了2000-2024年间309篇核心文献，旨在揭示研究趋势、合作网络与技术前沿，成果发表于《International Journal of Astrobiology》。

研究采用文献计量学方法，基于Web of Science数据库，结合VOSviewer和RStudio的Bibliometrix工具，对关键词共现、国家合作、主题演化等进行量化分析。数据涵盖研究论文、综述及书籍章节，通过聚类算法识别核心主题。

年度科学产出与引用趋势

研究显示，2016年后论文数量持续增长，2024年达峰值（28篇）。高被引论文集中于2009-2019年，如2019年发表的《Living at the Extremes: Extremophiles and the Limits of Life in a Planetary Context》被引313次，而近年新文因时间短暂引用较低。

国家合作网络

美国作为天体生物学的奠基者（NASA Astrobiology Institute成立于1998年），处于合作网络中心，与欧洲多国（如英国、德国）形成紧密联结。新兴国家如沙特阿拉伯、印度近年才参与合作，而土耳其仅与英国有直接联系。

关键词聚类与热点演化

关键词分析形成五大聚类：

1. 1.
   黄色聚类（空间与生命起源）：涵盖行星保护、泛种论（Panspermia）等，聚焦生命太空传播理论；
2. 2.
   蓝色聚类（天体生物学核心）：包括生物标志物（Biosignatures）、火星模拟（Mars analogue）等，连接理论与应用；
3. 3.
   红色聚类（光谱技术）：以拉曼光谱（Raman Spectroscopy）为核心，用于生物标志物（如紫外防护色素Scytonemin）检测；
4. 4.
   绿色聚类（多嗜极微生物）：涉及嗜盐菌（Halophiles）、耐冷菌（Psychrophiles）等，探索多重极端适应性；
5. 5.
   紫色聚类（生命极限）：关注永久冻土（Permafrost）、极端酶（Extremozymes）等，揭示生命边界机制。

主题地图与趋势话题

主题地图将研究分为四类：

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  核心主题（高中心性）：如火星、行星保护，支撑领域基础；
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  驱动主题（高发展性）：如拉曼光谱、阿塔卡马沙漠模拟场，推动技术革新；
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  新兴主题：金星探测、微生物生态学（Microbial Ecology）近年关注度上升；
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  细分主题：极端酶生物采矿（Biomining）等具应用潜力但影响有限。

文献耦合聚类

文献耦合分析确认了嗜极微生物（置信度100%）、拉曼光谱（置信度95.2%）等核心话题的紧密关联，凸显技术驱动型研究的中心地位。

结论与意义

本研究通过文献计量学揭示了天体生物学与嗜极微生物研究的动态全景：组学技术（如宏基因组学）与拉曼光谱正成为探索生命适应性与地外生物标志物的关键技术；火星与金星作为重点目标，推动模拟环境研究与行星保护策略发展；国际合作以欧美为主导，新兴国家逐渐参与。该研究不仅为领域内学者提供战略地图，更深化了人类对生命极限的认知，为地外生命探测奠定理论基础。极端微生物如蓝细菌Chroococcidiopsis的抗辐射特性、Scytonemin的紫外防护机制等发现，直接支撑了未来太空任务中的生命探测技术开发。