世界自然遺產之一的黃石國家公園地處美國懷俄明洲西北部寒冷的洛基山脈之中，美國大陸分水嶺從中穿越。公園占地約8900平方公裡，其中包括一個長72公裡，寬48公裡的巨大休眠火山口，因此當地的地質活動十分活躍，公園境內有超過10,000處地熱景觀，包括熱噴泉，熱氣井，熱泥潭和熱溫泉。獨特的地質環境不僅造就了豐富多彩的自然風光，更孕育了一個千姿百態的生態系統，因此不僅有絡繹不絕的游客慕名來訪觀光，同時也吸引了眾多科學家前往考察研究。在所有的地熱景觀中，熱溫泉以其繽紛的色彩最為醒目。科學家發現，這些多變的色彩其實是生活在熱溫泉中的各種微生物所造成的。在熱溫泉的泉眼周圍，泉水蔓延成環形的泉灘，微生物沉積在水底形成菌苔。微生物體內有不同的生物色素，有的用於進行光合作用，有的用於抵抗紫外線，因此菌苔的顏色將熱溫泉妝點為一個個五彩的天然調色盤。
黃石國家公園的熱溫泉在泉眼的溫度通常都超過80攝氏度，遠高於適於光合作用的溫度上限72攝氏度，依靠光合作用為生的微生物無法生存，因此泉眼處缺乏微生物形成的菌苔而顯得灰暗。然而，在1967年，印地安那大學的布洛克博士發現，在他放在一個叫做“蘑菇塘”80攝氏度泉水中的載玻片上，附著了一層微生物細胞。這是首次發現生活在72攝氏度以上的生物。這種嗜熱微生物屬於細菌類，布洛克博士將它命名為“水生嗜熱菌黃石一號”。這個發現在當時也就作為一個生存溫度記錄而已，直到十幾年後，它才顯出了真正的價值。
在1980年代，隨著生化技術的發展，科學家發現並分離純化了越來越多的生物酶，並開始利用這些酶以及其它的新型技術直接對蛋白質，核酸——包括DNA進行切割、化學修飾等加工，分子生物學以及遺傳工程從此飛速發展。酶本身是一類特殊蛋白質，不同的酶在細胞內擔任各種生理活動，比如DNA的合成和復制主要由DNA聚合酶來完成。絕大多數酶對溫度很敏感，在高溫下會不可逆轉的失去活性。當時在Cetus公司工作的繆利斯博士從黃石公園的嗜熱菌上找到了靈感，既然嗜熱菌能夠在80攝氏度以上的高溫生存，那麼嗜熱菌細胞內的酶也一定耐高溫。據此繆利斯博士發明了開創生命科學研究新局面的聚合酶鏈（PCR）反應方法，使人工大量復制DNA成為可能。
DNA是主要的細胞內遺傳信息載體，具有雙鏈結構，由其中每一條單鏈及其姊妹鏈在化學作用下互相配合而成。在細胞繁殖分裂過程中，DNA也隨之進行復制，以使每個子細胞都保持同樣的一份遺傳信息。細胞內的DNA復制由多種酶的協同作用完成，首先將DNA雙鏈分開，然後DNA聚合酶把每一條DNA單鏈作為模板，合成並配上與其原來的姐妹鏈一模一樣的新鏈，從而完成復制過程。將DNA分子加熱到接近沸騰的溫度也可以分開DNA雙鏈，並且不破壞其化學結構。
繆利斯博士從前人和自己的研究中發現，嗜熱菌的DNA聚合酶雖然在接近沸騰的溫度下也會失去活性，然而當溫度下降後，嗜熱菌DNA聚合酶的活性會恢復，不像其它生物來源的聚合酶那樣在高溫下不可逆失去活性。這樣一來，就能夠將DNA與嗜熱菌的DNA聚合酶放在一起，首先升溫使DNA分開為單鏈，然後降溫使嗜熱菌的DNA聚合酶恢復活性，在分開的DNA單鏈上進行復制，循環重復這個升溫降溫過程，就能夠實現1變2，2變4，4變8的指數DNA增產。這就是繆利斯博士發明的PCR方法。
這個方法是分子生物學技術的一次革命，從此科學家得以無限制的對極微量的DNA樣本進行復制，進而得到大量的純質DNA進行分析或用作其它實驗的材料。PCR已經成為幾乎所有與DNA有關的分子生物研究的基礎手段，包括遺傳病鑒別，傳染病原（例如SARS病毒）鑒別，人類基因組工程，法醫鑒定，親子鑒定，基因工程食品等領域。
繆利斯博士本人由於發明PCR技術而名利雙收，不僅在1993年獲得諾貝爾獎，而且PCR的專利收益使他成為一個大富豪，從1991年至今，僅嗜熱菌DNA聚合酶生產一項，年銷售額已經從2億美元升至5億美元。然而由於美國法律規定國家公園要無償服務於科學界，時至今日，原產嗜熱菌的黃石國家公園沒有從中得到任何分成，而當年嗜熱菌在1967年所打破的生物耐熱記錄，也在不久以後被在海底發現的113攝氏度下生活的超嗜熱菌打破，今年8月公布的在太平洋底發現的超嗜熱菌“菌株121”則將此記錄提高到121攝氏度。
只有斑斕的溫泉還是一如既往的吸引了一代又一代游客，以及不斷追求新進展的科學家。在嗜熱菌之後，科學家們從黃石國家公園的熱床中又發現了許多新的耐熱微生物，其中一種能夠將垃圾中的多種塑料成分轉化為醇類燃料，有希望在將來為人類提供新的能源。也許下一個革命性的生物技術又將從黃石公園或世界其他地方的某個熱溫泉中產生呢。
2003.12.17