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健康與生活技術與應用

第二章 我們的微生物地球 第二節

發布人:奧姆龍   時間:2020-09-09   閱讀:975

第二章  我們的微生物地球

第二節

       環顧我們周圍,處處都有微生物在繁衍生息。海洋里有不計其數的微生物,有人對此作了估算:海洋中至少有2000萬種(一說是10億種)微生物,占據了海洋生物總重量的 50%?90%。海洋微生物的細胞數量超過1030 這相當于 2400億頭非洲象的重量。

       為期10年的國際海洋微生物普查計劃,對全球1200多個采樣點進行了取樣分析。結果表明,實際存在的微生物種類可能是傳統觀點認為的100多倍。無論放眼何處,總有些微生物在數量與功能上占據統治地位。說到意外發現,他們也發現了許多物種只有不到1萬個個體(對細菌來說這真是 微乎其微),包括許多只存活一次的“獨生子” (singletons)。他們得出結論,海洋中有許多罕見的細菌在韜光養晦,等候合適的時機爆發。這些概念同樣適用于寄居 在我們體內的微生物。微生物的一個重要特色在于它們可以長時間、低數量地“潛伏”,等到機會合適才突然爆發。

       許多海洋微生物都是所謂的“極端微生物”。 例如,有一些微生物生活在海底熱泉附近。在那里,地殼之下噴涌而岀的沸騰海水富含硫、甲烷、氫氣。當這些熱泉遇到冰冷的海水就形成圓柱形的“煙囪”。這些“煙囪”里含有多種酸類及重金屬化合物。在黑暗缺氧、類似地獄的海底世界,許 多微生物正是靠著熱泉中的化學物質繁衍生息。在美國黃石國家公園的地熱噴泉、特立尼達的加勒比海島上的沸騰湖中,我們也可以見到同樣的情形。在南極大陸的巨型冰川之中與北冰洋厚厚的冰層之下,同樣也有細菌在生活著。

       占據了地球60%表面積的海洋地殼,由海底幽暗的火山巖組成,它滋養了也許是地球上最大規模的微生物群體。在它上面棲居的微生物,依賴于水和巖石之間的化學反應而獲得生存所需的能量。

       最近,人們發現有些細菌依靠海上漂浮的塑料顆粒為生。雖然該進程非常緩慢,但是上千種不同的微生物都參與了將“塑料圈”降解回生物圈的過程。除了往海洋里丟塑料垃圾,我們沒有“專門照顧”過這些細菌。然而在海上漂浮著的無數種微生物中,有一些偏偏就好塑料這一口,慢慢地,它們的規模就越來越大——你看,這就是自然選擇(其 實是塑料選擇)。

       最近,在地球最深處的馬里亞納海溝,人們也發現了活躍的微生物群落,其中的細菌數量比周圍海底平原沉積物中的10倍還多。在南美洲的西海岸,一塊大小與希臘國土面積相當的巨型微生物墊依賴于硫化氫而生活。大量的微生物隨著風,特別是颶風,上了高空。然后它 們就滯留在天上,甚至安頓下來。它們幫助形成了卷積云, 并作為成核顆粒形成冰晶,促進降雪。它們既改變了天氣又影響了氣候,還促進了營養物質的循環與污染物的分解。

       在陸地上,微生物主宰著我們最珍貴的資源之一——±壤。目前,多項對世界各地土壤微生物取樣的計劃正在進行之中,有專家稱之為“探尋地球上的暗物質”,將其與探索宇宙中的暗物質相提并論。

       微生物使地球變得適宜人類棲居。它們分解死尸殘骸——這對其他生物來講相當重要。它們可以將空氣中惰性的氮元素轉化或者“固定”成活細胞可以利用的游離氮的形式,造福于所有的動植物。在墨西哥灣深海原油泄漏之后,細菌消化了許多污染物。它們可以利用石油里的營養物質,再輔以從空氣中得到的氮源,饕餐一餐。

微生物也生活在巖石里。例如,在南非的埃姆博能金礦里,一些細菌在放射性衰變的幫助下繁衍生息。鈾裂解水分子時會釋放出氫元素,這些細菌就利用游離氫與硫酸鹽的結合為生。它們甚至可以幫助我們發掘金礦。代爾夫特食酸菌 (Del ftia aciclovorans )使用特殊的蛋白質將對細菌有毒的游離金離子轉變成無毒的惰性金屬形態,使得固體金從溶液中沉淀出來,聚集成沉積金礦床。此外,也許是世界上最強悍的細菌耐輻射球菌( Deinococcus radiodurans )竟然 能生活在放射性廢物里。

我最愛的微生物幾年前才見諸報道。它是由地質學家們在勘探鉆井,并研究提取出來的巖芯時發現的。從取自1600 米深處的巖芯里,他們發現了三種成分:玄武巖(巖床的一 種形式)、水和許多細菌。這些細菌依靠巖石和水就可以維生。

       最后,許多工業都有賴于微生物為我們服務——從發酵面包、釀酒,到利用生物工程技術生產現代藥物。我們盡可以放心地假定,細菌可以執行我們給它們安排的任何化學反應。它們無窮無盡的多樣性里肯定還隱藏著我們目前尚不了解的能力。我們需要做的是明確問題,并找到合適的微生物 來解決問題?;蛘?,我們可以改造它們的基因。限于篇幅, 這些令人激動的可能性就不展開了。


網絡轉載《消失的微生物》作者馬丁·布萊澤。

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