為什么微小的微生物可能是氣候變化如何展開(kāi)的重要因素

氣候變化是一件大事：融化的冰蓋，海平面上升，地球的高溫。

但科學(xué)家說(shuō)，它也對(duì)小事 -namely，微生物。

無(wú)論你在地球上看到什么，你都會(huì)發(fā)現(xiàn)這些單細(xì)胞生物會(huì)謀生。在此過(guò)程中，他們生產(chǎn)和消耗溫室氣體，包括二氧化碳，甲烷和一氧化二氮，幫助控制這些行星變暖物質(zhì)在大氣中的濃度。它們共同在調(diào)節(jié)氣候方面發(fā)揮著巨大作用。

它們也是將生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合在一起的粘合劑。它們通常形成食物網(wǎng)的基礎(chǔ)并執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)，例如分解有機(jī)物質(zhì)，回收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和光合作用。

像所有生命形式一樣，微生物將感受到氣候變化的影響。他們的回應(yīng)方式可能對(duì)我們其他人產(chǎn)生巨大影響。例如，微生物將有助于確定溫室氣體的自然來(lái)源是否在變暖的世界中上升或下降。它們是面對(duì)環(huán)境壓力時(shí)生態(tài)恢復(fù)力的關(guān)鍵。

這就是為什么一組科學(xué)家發(fā)表了一份共識(shí)聲明，呼吁在本周的“ 自然評(píng)論微生物學(xué) ” 雜志上對(duì)這一主題進(jìn)行更多的研究。不幸的是，他們稱之為“科學(xué)家對(duì)人類(lèi)的警告”。

“洛杉磯時(shí)報(bào)”采訪了加州理工學(xué)院的微生態(tài)生態(tài)學(xué)家維多利亞·奧爾潘(Victoria Orphan)，他幫助撰寫(xiě)了關(guān)于為什么我們不應(yīng)該忽視微生物的聲明。

問(wèn)：我們都在同一個(gè)頁(yè)面上，微生物是什么?

答：根據(jù)定義，它們有一個(gè)單元格。大多數(shù)你用肉眼看不到。但是盡管它們很小，但就它們可以做的化學(xué)類(lèi)型來(lái)說(shuō)，它們是非常強(qiáng)大的。

問(wèn)：他們住在哪里?

答：無(wú)處不在?；旧?，任何我們認(rèn)為適合我們的地方，我們都會(huì)發(fā)現(xiàn)微生物。在我們認(rèn)為對(duì)于多細(xì)胞生命來(lái)說(shuō)過(guò)于極端的地方，我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)微生物。他們真的是殖民地球上每個(gè)可能的宜居空間的冠軍。

問(wèn)：微生物與氣候變化有什么關(guān)系?

答：海洋中的許多微生物都像植物一樣進(jìn)行光合作用。他們負(fù)責(zé)在我們的大氣中產(chǎn)生一半的氧氣。與此同時(shí)，他們還將二氧化碳從大氣中吸入海洋并將其轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)。因此，它們作為二氧化碳的匯集起著巨大的作用。

問(wèn)：甲烷是另一種重要的溫室氣體。那個(gè)怎么樣?

答：甲烷主要由微生物循環(huán)。我們研究了一個(gè)特殊的過(guò)程，其中兩個(gè)微生物合作來(lái)做這個(gè)真正挑戰(zhàn)用硫酸鹽氧化甲烷的化學(xué)反應(yīng)。他們非常有效地做到這一點(diǎn)。我們不確切地知道這些數(shù)字，但是上層估計(jì)是海洋沉積物中甲烷的80%是在該微生物到達(dá)大氣層之前消耗的。

問(wèn)：那么，如果這些微生物沒(méi)有合作，那么更多的甲烷會(huì)進(jìn)入大氣層?

答：沒(méi)錯(cuò)。我們擔(dān)心有很多關(guān)于自然資源深海開(kāi)采等問(wèn)題的討論。我們對(duì)這些深海棲息地知之甚少。如果我們開(kāi)始摧毀它們，這可能會(huì)擾亂系統(tǒng)并使這些重要的生物過(guò)濾器效率降低。

問(wèn)：我們對(duì)氣候科學(xué)的看法是否忽視了微生物?

這取決于你問(wèn)誰(shuí)。一些科學(xué)家敏銳地意識(shí)到微生物的重要性。但我們需要向其他人宣傳這一點(diǎn)非常重要。

這不僅僅是在我做大部分工作的深海，而是在每一個(gè)棲息地。微生物基本上決定從這些生態(tài)系統(tǒng)排放多少溫室氣體，無(wú)論是作為這些氣體的來(lái)源還是消費(fèi)者。

問(wèn)：你能舉例說(shuō)明微生物對(duì)氣候變化的反應(yīng)如何能夠放大這個(gè)問(wèn)題?

答：熟悉的是融化永久凍土?；旧?，你正在采取富含碳的冷凍沉積物，你正在解凍它們。微生物在這種有機(jī)碳上盛宴，作為其新陳代謝的最終產(chǎn)物，它們正在生產(chǎn)甲烷等物質(zhì)。這就像把冰凍的晚餐從冰箱中取出來(lái)解凍一樣 - 現(xiàn)在它變得可以食用了。

永久凍土中含有大量的碳，如果不是更長(zhǎng)時(shí)間，它已經(jīng)儲(chǔ)存了數(shù)千年。但突然間，它一下子全部可用。這不僅僅是這個(gè)過(guò)程正在進(jìn)行的事實(shí)，它也是一個(gè)可以使系統(tǒng)失去平衡的速度。

問(wèn)：微生物有哪些方法可以提供幫助?

答：我認(rèn)為工程微生物有很多令人興奮的潛力。但為了以有效的方式應(yīng)用這一點(diǎn)，我們確實(shí)需要了解它們對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的全面影響以及它們的響應(yīng)方式。

我的同事弗朗西斯·阿諾德(Frances Arnold)是進(jìn)行定向進(jìn)化和制作各種非常有趣的產(chǎn)品和事物的冠軍，我們從來(lái)沒(méi)有想到微生物可以做到的事情。

問(wèn)：微生物可以幫助氣候的一個(gè)例子是什么?

答：奶牛是甲烷的巨大生產(chǎn)國(guó)。通過(guò)草或玉米的發(fā)酵，它們的瘤胃產(chǎn)生甲烷。這個(gè)瘤胃就像一個(gè)小生態(tài)系統(tǒng) - 就像研究深海沉積物一樣。因此，我們可以通過(guò)各種方式更好地了解微生物如何協(xié)同工作，以便從一開(kāi)始就盡量減少甲烷的產(chǎn)生，或者嘗試在甲烷從奶牛中排出之前氧化甲烷。

問(wèn)：在共識(shí)聲明中，你警告說(shuō)“氣候變化的影響將在很大程度上取決于微生物的反應(yīng)”。你希望人們用這些知識(shí)做什么?

答：我希望他們不僅要了解微生物基本上統(tǒng)治地球這一事實(shí)，我們只是，你知道，這是一種訪問(wèn)，但也是為了重視和理解努力研究這一點(diǎn)的重要性。我們開(kāi)始走上這條軌道，但仍需要更多地意識(shí)到它的重要性。

問(wèn)：你還有什么想讓我們知道的嗎?

答：從認(rèn)為微生物是危險(xiǎn)的細(xì)菌到擁抱微生物組，人們已經(jīng)經(jīng)歷了這種根本性的變化。這真的太棒了，因?yàn)槿藗冋嬲P(guān)心他們的健康和健康。那么我們?nèi)绾螌⑦@種興奮和奇跡轉(zhuǎn)化為我們周?chē)淖匀皇澜?我認(rèn)為這是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。