|
- t- W& m0 a3 x, e
海洋占据地球表面积的71%，其生态环境极为复杂，孕育着丰富的生物资源。在人类已知的150余万种微生物中，约7.2万种存在于陆地的表面（注：2006年数据）
; V# @1 J0 g) \7 T+ B9 T
0 L4 N% Z' `) L; | ，其他则存在于海洋中。 * M% v, C+ V2 c( e4 t$ I" W
 3 }: U" L! v$ j8 C
从海绵（Ircinia）中收集的部分微生物 / wikipedia
3 H3 N5 | c5 T0 i' r 为充分了解、利用海洋微生物资源，科学家花费了大量的精力分离海洋微生物。1881年，罗伯特·科赫（Robert Koch）创立固体培养基划线分离纯种法，为微生物培养奠定了坚实的基础。而后的百年多，科学家在应用中不断探索新型培养基营养配方，并开发新型技术，在实验室中模拟自然环境进行微生物培养。 & q/ D& S: L* j/ k C" [) V9 k
“ 
: x5 s* ^: |2 @9 j! D 罗伯特·科赫 / wikipedia  # [, P# P2 U$ ]% v
培养基 / wikipedia " Y2 ? o9 W3 G9 H
然而，直到目前仍有许多微生物未被分离。一方面，目前的技术无法充分模拟自然环境的基本组分，比如深海环境、极地环境，这直接导致在实验室中进行微生物培养时，微生物生长曲线发生改变，微生物迟缓期延长，培养时间增加，部分微生物可能需要百年才可形成菌落；另一方面，某些微生物太过稀少，稀释分离时可能会丢失，导致分离失败。此外，还有一些微生物对环境有特定的适应要求，比如季节等。它们在生长地便长期处于休眠状态，偶尔处于活跃状态。对于这类微生物，即使我们模拟出了其生长环境，它们也仍不能很好地生长。 
7 u" W" x! | j8 j: l- V 地球上的典型极端环境：a. 冰川；b. 戈壁；c. 热泉；d. 盐湖；e. 海底火山；f. 自然形成的酸性河流
s/ d' @; H+ g+ S2 s4 m 近年来测序技术日益成熟。现今高通量测序技术（NGS）在分析微生物多样性、种群结构、进化关系的基础上，可进一步探究微生物群体功能活性、相互协作关系及与环境之间的关系，发掘潜在的生物学意义。微生物培养的必要性受到了一定的怀疑。 
w; X6 z2 }+ \2 q; i) ~ 深渊斜坡沉积物中微生物的生态潜能预测 9 S+ y, J4 R Z8 U. Y$ M# {
但是这种看法正在改变，因为高通量测序的局限性已经显现：测序技术只能对细菌功能进行推测，但其确切的生态作用和生理作用仍需要通过细菌分离培养来确定。
6 X/ r# D- ]0 S2 _ 现在，仍有很多科学家对细菌分离保持热情，他们也想出很多办法去解决目前所存在的问题，比如，开发复苏促进因子刺激休眠细胞的生长，多种细菌混合培养进一步模拟细菌生长环境，等等。 9 S" k2 c- n0 \' P" @) S4 w
, N; j' Q5 H' @9 F" y/ m! Q
随着科技的进步，细菌培养所遇到的难题可能会得到解决。但考虑到海洋环境的复杂性和微生物家族的庞大，从海洋环境中分离培养所有微生物也是不可能的。因此，科学家尝试先找出与海洋环境密切相关的微生物进行培养。他们为这些微生物制定了标准：相对丰度较高；在生物地球化学或生物降解中发挥关键作用；具有生产天然产物的潜力；与已培养的微生物类群具有很大差异。 ' d6 L+ }5 `) l% N& K8 j
我们相信，在未来的某一天，我们会充分了解海洋微生物在地球生态环境中的作用。 ; D; Y2 ^* i( x% {. z K4 r
最后附上一张微生物的美图！ 
: u+ D* u V/ T' { 微生物作画（李健豪等，2022）
) R( {* `( r) X# P# J5 [ 参考资料： & d- o$ ^5 u7 ~9 E* X
[1]Da Shuai Mu, Yang Ouyang, Guan Jun Chen, Zong Jun Du. Strategies for culturing active/dormant marine microbes[J]. Marine Life Science & Technology,2020,3(2).
7 L' k+ Y1 C5 `" x) A8 t7 t [2]微信公众号“全国博士生学术会议”文章《挑战生命的极限：极端环境微生物》 W4 D/ P$ K4 Y, {* d
[3]微信公众号“检验医学科”文章《公卫·科普 | 高通量测序技术 —— 打开病原体诊断的“钥匙”》
) |& @; l: w. t( |: T% Z# Q [4]Zhou Y L, Mara P, Cui G J. et al. Microbiomes in the Challenger Deep slope and bottom-axis sediments. Nat Commun 13, 1515 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-29144-4 5 h2 j# u0 j' S2 j
往期推荐   
2 H% d4 H& u; z! H4 l 海洋欢乐谷 - v, ?! i6 h2 o% ]
微信ID：haiyanghuanlegu * @ b9 O7 N+ a, u
海洋欢乐谷由中国科普作家协会海洋科普专业委员会与中国海洋大学出版社联合创办，致力于打造海洋科普精品，传播海洋文化，普及海洋科学知识，宣传海洋意识教育，分享海洋文化创意设计灵感。 / s7 w. W) f# T( O# F6 k
征稿启事
5 o, T1 j; Z+ a0 v, M4 c 朋友们，欢迎向海洋欢乐谷投稿！
( n8 T( q+ L7 P+ ? 无论是文章、摄影、漫画、美图、动图、视频还是音频，只要稿件能体现出海洋的奇、趣、美，展现海洋魅力，我们都来者不拒！稿件一经采用，即可获得相应稿酬！来稿请发邮箱： $ m/ t, }) Z& ]6 @7 e- `5 z- P
0 {6 G4 ?6 x& i: G. w. D% E
haiyanghuanlegu@163.com。
5 q5 q* C4 E; z! J; N: R f7 b 期待与您相识！
* R- _ k+ f0 }9 ?
" d1 x6 d8 Q3 u, y# E! Z' n$ {) a" U$ S. P
7 K* {5 A( k) k' j+ k1 _7 w9 |
l- D+ x1 a) }. d' t2 u @ b | 
