科学拥抱多样性

<正>在生态学领域,生物多样性与生态系统功能的关系无疑是一个重大课题,尤其是作为人类生存与发展的基础,生物多样性正在丧失的当下。21世纪兴起的微生物组学又为生态学研究提供了新的落脚点,尽管有科学家对此颇有微词,认为存在过度炒作的嫌疑。人体内的微生物群落事关人类的健康和生存,因此人类微生物组计划仍需从多样性和整个生态系统出发,积极破解生命的规则。在科学研究的生态系统中,多样性同样值得关注。本期"科学与     

走进海洋微生物的世界

海洋占整个地球表面积的70％，其中蕴藏着丰富的海洋微生物资源，是21世纪亟待开发和利用的巨大宝藏。海洋中存在着许多自然条件特殊的环境，如低温、高温、高压、高盐、强酸、低营养和低浓度溶解氧等环境，一般的海洋生物无法在其中生存；只有某些具备特殊生理和遗传特性的微生物，如嗜冷微生物、嗜压微生物、嗜盐微生物、嗜酸微生物、寡营养微生物和嗜热古细菌，才可以在这类环境中生长和代谢，产生独特的代谢产物。     

中印度洋洋脊Edmond热液场Fe,Si沉淀与微生物的关系

在中印度洋洋脊Edmond热液场瘤状结构体内壁发现了数毫米厚的浅黄褐色-白色微生物席. 这些微生物席内生存着多种长杆、短杆和螺旋杆状微生物, 其共同特征是微生物表面被厚的矿质层所包 裹. 能谱化学分析表明, 微生物表面的矿质层由大量二氧化硅和少量铁氧化物组成. 透射电子显微镜分析发现, 针状含铁物质不但非均匀地吸附在微生物细胞壁表面, 亦在微生物细胞内物质中沉淀, 说明铁在细胞壁表面和细胞内物质中均发生了一定程度的生物富集. 席中微生物的硅化以二氧化硅聚合物在微生物表面的均匀沉淀以及硅叠层的定向排列为特征, 二氧化硅在微生物表面的沉淀可能主要受热液无机沉淀过程所控制. Edmond热液场中微生物席中微生物硅化和铁化现象的发现, 表明该热液场中部分二氧化硅和铁的沉淀过程与微生物密切相关. 由于热液活动提供了微生物成矿过程所必需的成矿元素来源, 这种微生物成矿作用实际上在一定程度上受洋底热液活动所驱动.     

深地生物圈的最新研究进展以及发展趋势

深地(地下深部)微生物是指陆地以及海底表面以下、不以光合作用为主要能量来源、生活在黑暗世界的微生物.深地微生物生活在岩石与沉积物空隙或者流体中,从岩石摄取营养,从水-岩反应中获取能量.深地微生物的总量可与地表生物量相媲美,但是其分布不均匀,代谢速率极低,地质条件是影响其分布和代谢的主要因素.总体来讲,随着深度的增加,由地表带入的有机质含量与能量都降低,因此微生物的丰度、多样性与活性也随之降低.在深部环境,深地微生物的代谢主要由水-岩反应产生的底物与能量维持.深地的极端环境造就了特殊的深地微生物(厌氧、化能自养、嗜热、嗜压、耐寡营养、耐辐射、耐干旱等),但是这些生物的生存边界目前还没有统一定论.尽管深地微生物个体小、生长慢,但是数量庞大,物种多样且功能丰富,在一系列地质过程中起着至关重要的作用,也与人类活动息息相关.因为获取深地样品难度大、费用高,因此深地微生物的研究尚不够深入,许多问题有待解决,包括深地微生物的起源、生存、与代谢功能,生物地理分布,由深地微生物参与调控的元素地球化学循环,以及深地微生物资源的开发利用.     

细菌成为珊瑚礁的新威胁

法国科学家对法属新喀里多尼亚和波利西亚等地的珊瑚礁进行研究后发现,由于气候变暖,各种细菌正在太平洋和加勒比海地区的珊瑚礁中迅速繁殖,目前这些微生物已成为珊瑚礁生存的新威胁。     

外星生命无需阳光和有机物也能活

《自然》杂志报道,科学家在位于美国爱达荷州地表以下200m的地热温泉中发现了一种靠氢气和二氧化碳生活的微生物,在这种名为“Archaea”的微生物生存的环境当中既没有阳光也没有有机化合物,它们仅依赖氢与二氧化碳发生反应维持生命。科学家由此推断称,其他星球上的生命也可能以     

极端微生物——生物活性物质的新源泉

曾经被认为是“不毛之地”的极端环境,实际上却孕育着大量鲜活的微生物,它们被称为“极端微生物”。极端微生物的发现,对于研究生命起源、系统进化等方面具有重要的启示作用;对于极端微生物的生存机制研究和代谢产物的应用研究,已经使某些新的生物技术手段成为可能,改变了整个生物技术领域的面貌。     

南极冰川下的古生态系统

在南极冰川下被封存了将近200万年之久的一个生态系统中，科学家们发现了生命。他们指出，这些微生物通过硫和铁来吸收能量，在黑暗和无氧的水域中生存下来。这些发现为科学家们提供了新的认识。使他们了解到生命是如何度过“冰雪地球”时期的，同时也为他们提供了线索，即表明在其他不可生存的环境中。如在火星以及被冰覆盖的木星卫星——木卫二上，有可能存在生命。     

走进益生菌的神秘世界

在人体的肠道中生存着数以亿计的细菌物质,它们能增强肠道的免疫调节能力,是对肠道健康有着积极作用的有益菌类物质。但肠道微生物辛益生菌,我们应该如何做?怎样补?科学对待益生菌,这些知识你要懂。     

小小世界

单细胞生物或许微小，却无所不在。地球上几乎找不到没有微生物生存的地方。我们已发现其中的一些种类，但仍有很多我们至今尚未发现。每个种类都特别能适应其生存的环境，而其中有些地方实在是不容易生存的地方。以下是针对部分单细胞生物及其生活地区的调查。     

土壤——人类生存不起眼的“必需品”

土壤也许是我们日常生活中最不起眼的东西,却也是人类生存和发展的必需资源。土壤不是死的东西,而是我们身边具有生命力的伙伴。然而,你知道吗?我国的土壤正面临着退化和污染,需要我们的珍惜和保护。有土斯有人,万物土中生土壤通常是由固体、水分和空气三部分组成。固体组分包含矿物质、有机质和其他营养成分,这些成分是植物和土壤动物生长的必要条件,同时土壤中还生存着大量的土壤动物和微生物。因此土壤并不像我们通常认为的是死的东西,相反土壤是活的,是有生命力和生产力的。     

是什么点燃生命?

45.5亿年前,刚刚成形的太阳系一片混乱.当时的地球频遭系内小行星狂轰滥炸,是一颗炽热的行星,根本不适宜生物生存.此后的十亿年间,太阳系逐渐稳定下来,地球表面的环境也变得越来越适宜微生物生存.今天,生命已经遍布地球.那么,是什么导致了生命诞生在地球上?     

生物质能现状与发展

我国作为一个世界上最大的农业大国,具有极为丰富的生物质资源.所谓生物质就是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物.这些生命循环往复,顽强地生存着,它们巧妙地将太阳能以化学能或其他能量形式贮存在自己的体中形成生物质能.人类发现,利用不同的技术手段可将生物质转化为常规的固态、液态和气态燃料,这是一种取之不尽、用之不竭可再生能源.     

陆地上最早的生物化石

从美国和南非的科学家联合小组发现的证据说明 ,生物在陆地上出现的时间比专家们过去想象的早得多。研究人员在南非发现了至少 2 6亿年前的生物化石 ,这比以前想象的要早 1 4亿年。科学家相信 ,微小生物体在地球的海洋中已经生存大约 38亿年 ,但是他们对于最早的生物何时在陆地上出现却没有把握。以前 ,科学家认为在美国亚利桑纳州发现的化石是陆地生物最古老的证据 (那些化石已有 1 2亿年 )。这次从南非汉波兰卡省发现的一块 1 7米厚的岩石中含有非常多的碳元素。经化学分析 ,岩石中的生物化石是由微生物丛的细菌构成。这种微生物丛最初在…     

异乎寻常的细菌

自然界中有一些异乎寻常的微生物,每一种都有特殊的本领,能够适应类似但丁描述的地狱般的环境,下面是其中几种: 有些细菌可以在温度高达沸点的热泉中生存,西德的Karl Stetter博士1982年在地中海的海底火山发现了一种细菌,喜欢105℃的高温。去年有人报告说,在太平洋250℃、265个大气压的水中,有一种称为“黑烟鬼”的细菌生存。但有人对此质疑。大多数蛋白质受热即分解。过去曾认为,耐热细菌是靠迅速调整体内有关系统,重新合成蛋白质来解决这个问题的,它们的一生就是和分解赛跑的过程。但事实并非如此。科学家们发现,这些细菌体内的蛋白质在高温下十分稳定,它们所以如此不     

土壤改良的途径

1.发生史决定构造人类的生存与土壤有密切关系,植物从土壤中吸收养份和水份而生长发育,人类喜欢自然界绿色的颜容,利用绿色的产物作为粮食、衣料、燃料和建筑材料,构成了人类的文明。众所周知土壤是植物光合成生产的支承体,这个背光的隐藏于土壤的空间是一个黑暗的世界,人粪和动物的粪尿,动植物遗体等废弃物最后又回到了土壤,经过土壤动物和微生物等的活动被分解为     

微生物采油技术

自然界中存在着大量的、无数的、肉眼看不到的微生物,这些微生物在石油开采中,却能发挥很大的作用。这种用微生物开采石油的技术,称为微生物采油技术。     

地球内部的秘密

近年来,地球上的海啸、火山喷发、地震等自然灾害频繁危害人类,这些灾害给人类带来了无法估量的损失。我们知道人类都生活在地球的表面,矿工在矿井中劳动,一般也不过深入地下几百米。顽强的微生物可以在几千米深的地下水中生存,看来这就是很深的地方了。其实,这也不过是地球的表皮。如果拿地球比作一个苹果,那么,这点厚度还比不上一层薄薄的苹果皮。     

马兰冰芯16S rDNA的多样性与影响冰芯中微生物的环境因素

以青藏高原中部的马兰冰川钻取的一支冰芯为对象, 通过对分布在不同层的样品中微生物总数和可培养微生物数的分析, 发现冰芯中的微生物数与冰芯中的尘埃量有一定的关系. 进一步分析后, 认为冰芯中的微生物分布主要由冰川发育过程中物质传输所决定. 利用16S rDNA克隆测序的方法, 分析了马兰冰川一个深层冰芯样品的微生物多样性, 样品中有很多序列与嗜冷微生物的序列很相似.     

热液管状蠕虫的早期矿化机制及微生物在矿化过程中的作用

热液喷口动物群是现代海底热液体系的重要组成部分, 它们依赖于热液无机环境生存, 与无机环境之间存在着密切的相互作用, 并可参与现代热液点的成矿过程. 热液喷口动物群(特别是Vestimentiferan和Polychaete管状蠕虫)矿化后的产物常以化石的形式保存于各时代的地质体中. 开展热液大型动物的早期矿化过程研究, 对于理解热液环境中矿物与生物的相互作用以及地质化石的形成和保存机制具有重要的意义. 以胡安·德富卡洋脊热液场中采集的管状蠕虫Vestimentiferan Ridgeia piscesae为对象, 对它的早期生物矿化特征和机制进行了研究. 研究表明, 大量的丝状微生物不均匀地分布在Ridgeia piscesae管状蠕虫的内壁表面和壁内空隙层中, 并在一些部位形成微生物薄层. 微生物细胞表面和降解后的产物在管状蠕虫矿化早期起着重要的作用. 在矿化程度较低的管状蠕虫管壁, 普遍发现有半透明的含硫有机质薄层和球粒状颗粒硫的存在. 这种含硫有机薄层的降解产物在管状蠕虫早期矿化过程中的作用可能同样不容忽视. 微区化学分析表明, 管状蠕虫管壁对成矿元素的富集具有选择性, 主要从周围热液环境中富集Fe, P, Ca和Si等元素, Fe与P, Ca和Si等元素具有共变关系. 由于S主要来源于管状蠕虫组织体中共生微生物对H₂S的生物氧化的作用, 它可作为研究管状蠕虫管壁矿化过程的一种很好的生物标志物. 根据不同矿化程度管状蠕虫的矿化特征, 提出管状蠕虫的早期矿化过程主要受微生物诱导生物矿化作用和管壁降解生物矿化作用控制.