海洋微生物 -海洋微生物图片

世界海洋日

6月8日，世界海洋日（World Oceans Day）。

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海洋覆盖了地球70%以上的面积、产生了地球上至少50%的氧气，人类以及地球上所有其他生物的生命都依赖于海洋。

由于气候变化、海洋酸化、破坏性捕捞和一系列陆上活动导致海洋温度升高，海洋中重要的生态系统正在迅速退化，将对人类健康、生物多样性、气候和全球经济造成非常可怕的后果。

2023年世界海洋日的主题是“海洋星球：潮流之变”（Planet Ocean：Tides Are Changing）。自然资源部明确今年世界海洋日暨全国海洋宣传日主题为“保护海洋生态系统 人与自然和谐共生”。

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尽管人类对海洋极为依赖，但与海洋所给予我们的广度和深度相比，我们对海洋的关注十分有限。本文将对往往被公众忽略的海洋微生物，进行简要的介绍。

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当我们被问到，海洋生物有哪些？我们可能会想到：哺乳动物、爬行动物、鱼类、无脊椎动物、浮游生物、植物与藻类。更具体一些，我们可能会想到：鲨鱼、鳐鱼、鲸鱼、海鸥、招潮蟹、弹涂鱼等等。除了这些肉眼可见的生物之外，还有什么呢？还有数以亿万计的海洋微生物，虽然肉眼看不见它们，但它们对维持生态系统的稳定至关重要。如果没有它们，我们的世界将不存在。

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海洋中的微生物，其复杂性和多样性可与地球上所有其他生命相媲美。它们包括细菌、病毒、古菌、原生生物和真菌。如果你称量海洋中所有的活生物体，那么其中90%的重量将来自微生物。除了物理海洋、化学海洋，还有生物海洋，更可以说是“微生物海洋”。

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虽然海洋微生物是人肉眼看不见的，但这并不意味着它们不重要。许多微生物是健康生态系统的守护者，能够清理海洋中的废物，抵御病原而不是传播病原。有些微生物尤其是古菌，生活在一些最极端的环境中，从沸腾的海底热液喷口到南极的地下冰川湖。有些甚至是地球上最早的生命，生活在没有氧气的古老海洋中。有些还可以发光，帮助塑造云层。 

海洋微生物知多少？

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微生物是一类极其微小的生物的统称。根据主流观点，生命被分为三域，即细菌、古菌、真核生物。微生物存在于所有三个域中，除了所有的细菌、古菌，还有一小部分真核生物，如原生生物、真菌。病毒是否属于微生物颇具争议，本文还是囊括在内。以下分别对不同的海洋微生物进行简要介绍。

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细菌

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细菌属于原核生物，具有相对简单的细胞结构。它们的形状通常为杆状、球状或螺旋状，但有些形状非常独特，例如特别紧密的螺旋线圈。细菌细胞由可渗透的细胞膜、DNA、核糖体和具有保护功能的细胞壁组成。与更复杂的生物体（如真核生物）不同，细菌没有成形的细胞核，而是DNA漂浮在称为类核的一团乱麻中。细菌DNA通常被组织成一个单一的环状染色体。细菌偶尔会在称为质粒的较小环状遗传物质中携带DNA。通常，单个质粒通过结合、转化、转导等方式从一种细菌传递到另一种细菌。质粒是细菌群体中重要的遗传基因载体之一，在细菌基因传递中持有重要作用，影响细菌的生长、适应和进化等过程。

海洋中的细菌会适应最适合它们的环境。那些靠近水面的细菌，如蓝藻（蓝细菌），往往是光合作用者。因此，水面上存在的细菌类型和数量通常与位置和季节有关——它们会恰到好处利用温度和阳光。一些细菌以垂死的浮游植物为食，只有在季节性藻类大量繁殖（藻华暴发）时才会数量增加。

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在更深的深度，细菌会发展出独特的适应性以适应没有阳光的情况，通常，这会导致更深的细菌多样性。大约70%的海洋微生物生活在黑暗的开阔海洋中。在这里，细菌更有可能成为高效的游泳者，它们的尾巴被称为鞭毛，这是逃脱饥饿的捕食者的必要条件。其他细菌则依附于掉落的大量死亡生物颗粒、腐烂的物质作为营养的完美来源。

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古菌

虽然曾经被认为是特殊的细菌，但现在已知古菌有它们自己独特的生命域。和细菌类似，它们也是具有基本细胞结构的单细胞生物。但仔细观察就会发现，它们的许多基因更类似于复杂的生命，比如动物。许多古菌生活在地球上最极端的环境中，包括盐度、温度、酸性或放射性极强的地方。即使在黄石公园滚烫的温泉中，这些生物也能茁壮成长。它们保持着最高耐受温度130℃的记录，一些研究表明它们可以耐受高达150℃。 

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由于最早发现的古菌是在极端环境中发现的，因此最初古菌被归类为“极端微生物”。然而，现在人们知道它们无处不在，生活在从海底到动物肠道各种各样的地方。生活在海洋中的微生物中约有40%是古菌。有些大到可以用肉眼看到，比如一种生长在西印度群岛红树林根部白色丝状菌席中的物种，尽管大多数都是肉眼看不到的。有些与珊瑚、海绵和鱼类生活在一起，而另一些，如奇古菌门，则作为微小的浮游生物漂浮在水柱中，并占主导地位。

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病毒

海洋中的病毒数量大约是已知宇宙中恒星数量的十亿倍，达到10的30次方之多。 

病毒是一种传染原，必须占据宿主细胞（如细菌）才能复制。它们的基本解剖结构包括一个称为衣壳的蛋白质外壳，含有其遗传物质，即DNA或RNA。感染细菌和古菌的病毒称为噬菌体。一些病毒还有一层称为包膜的膜，位于衣壳的内部或外部。感染宿主后，病毒会劫持细胞的繁殖机制，然后使其成为病毒复制工厂。复制能力通常被认为是生命的决定性特征，因此科学家们经常争论病毒是否可以被认为是活的生命体。 

存在于海洋中的病毒通常会感染特定宿主，因此当细菌、古菌群落发生变化时，海洋中存在的病毒类型也会发生变化。一般来说，水柱中阳光照射的部分感染率较高。原绿球菌是一种特别容易感染的光合细菌，所以当水中原绿球菌含量高时，病毒的数量也很高。

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原生生物

一些微生物是单细胞的，但包含与更复杂的多细胞生物（如植物和动物）相同的内部机制（称为细胞器）。这些生物被归类为原生生物，可能具有植物、动物或两者的相似特征。有些从它们的叶绿体（负责光合作用的细胞器）中获取能量，被认为是微藻，而另一些则有鞭毛尾巴，它们用来推动自己在水中前进，以追逐它们吞噬和摄取的细菌和其他较小的原生生物。一种原生生物，称为领鞭毛虫，通过30到40根毛发的边缘用鞭毛冲洗水以捕获细菌，还有一种称为Pfiesteria piscicida的甲藻，使用喂食管从鱼组织中吸出液体，这种行为可以杀死鱼。

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原生生物虽然很小，但可以对生态系统能产生巨大影响。许多可以迅速增加数量以形成有毒的藻类大量繁殖，而另一些则是贪婪的捕食者，它们可以控制细菌的数量。珊瑚依靠它们的共生虫黄藻（一种称为甲藻的原生生物）为它们提供食物。在世界的一些热带地区，水会因能发光的原生生物而发出蓝绿色或红色光。尽管它们很重要，但原生生物是海洋中了解最少的微生物之一。

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真菌

霉菌、酵母菌、蘑菇和毒菌构成了陆地上极其多样化的真菌群，但在海洋中，它们相对较难找到。大多数海洋真菌与植物材料的分解有关，可以在盐沼、深海沉积物和红树林中找到，尽管它们也存在于近岸泥浆、动物消化道、深海热液喷口以及藻类和珊瑚。虽然通常在浅水中发现，但在马里亚纳海沟的海面以下11,000米处发现了真菌Rhodotoula。其他真菌寄生在海洋植物、藻类和动物体内，如珊瑚或龙虾。

注：本文改编自网络，读者如需进一步了解海洋微生物的生态关系、参与元素循环的代谢功能和对人类社会的影响，可复制参考链接到浏览器，阅读英文版原文。如有兴趣参加联合国主办的在线海洋日活动，可点击“阅读原文”，免费注册、线上参加。

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参考链接：

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https://ocean.si.edu/ocean-life/microbes/marine-microbes