一滴海水中的微生物奥秘

撰文/童国庆

一滴海水中的微生物奥秘

撰文/童国庆

◎科学家揭示出一滴海水中微生物之间的关系，让人感慨：海洋处处有故事。

每一滴海水中都有无数的故事在发生或者已经结束，但是故事的情节比我们看电视剧要复杂和深奥得多，很多奥秘我们人类到目前还难以掌握。

每滴海水的具体故事，取决于你所观察的是哪一滴海水，以及你是在什么时候观察的。在太阳光能够照射到的海域，每滴海水中大约含有100万个微生物，它们吸收所需要的物质，排出不需要的物质，不停地进行新陈代谢和繁殖，然后死去。它们随时有可能被别的微生物吃掉，或者被饿死，或者成为病毒感染的对象。一些微生物彼此相互争夺海水中的资源，而另外一些微生物则相互配合、相互依赖。一滴海水的故事可能缺乏浪漫和激烈的战争，但是每滴海水中所进行的故事却充满了生命的精彩和生存的传奇。

一滴海水实在是太小了，而微生物则更加渺小。它们之间的那些看不见的、复杂的小故事似乎无关紧要，那么，我们为什么还要去观察它们呢？

我们这个星球的四分之三被海水所覆盖，这些海水大约有1万亿万亿滴，而一滴海水的大小又是微生物体积的10万倍以上。这意味着，我们这个星球上微生物组织的生存规模是巨大的。理解这些微生物之间的关系，有助于我们预测未来海洋环境变化情况下海洋生物的生存或者灭亡。

但是，我们如何能看到海洋微观层面上发生的故事呢？观看每滴海水中的故事，并不像我们看电视那么简单。你可以盯着一个充满海水的烧杯一整天，却什么也看不到。了解海洋微生物的故事，得需要具备一些生物和化学方面的知识。

◎谁在制造，谁在吃？

对一滴海水的研究，海洋微生物学家花费了很多时间和精力，试图回答看似简单的两个问题：“每滴海水中有些什么？”以及“它们在做些什么？”

科学家们正在使用基因的方法来研究海水中的微生物，而几十年前，我们人类对基因还一无所知。虽然现在人们对于海洋中究竟有哪些微生物已经有所了解，但对于它们究竟在做些什么仍然知之甚少。一些关于海洋微生物是如何生存等问题仍然是奥秘。由于人类这方面知识的缺乏，所以我们对于一滴水中所发生的故事难以理解和掌握。

一个根本的疑问是微生物是如何摄取食物和如何排除废物。尽管很微小，许多海洋微生物却是相当活跃的。总的来说，这些微生物就像是许多微观的“农场”和“车间”，在不停地生产和消费大量的物质。

科学家将活体组织所生产的含碳物质称为有机碳。事实证明，大气层中的二氧化碳的数量与海洋中溶解的有机碳的数量是大致相等的。但是，这些溶解的有机碳究竟是什么，以及它们到底来自何方呢？

◎“自养”还是“异养”？

我们先从所谓的“自养型”生物说起吧。自养型生物就是自己可以制造食物的生物，有很多是依赖于光合作用。它们利用太阳光将二氧化碳合成有机碳，自养型生物体利用这些有机碳进行生长和繁殖。很多阳光能够照射到的海域中的微生物都是自养型的。这些微生物所生产的有机碳构成的海洋食物网的基础，最终为几乎所有的海洋生物提供食物。

不能自己制造食物的生物就是异养型生物。它们必须吃一些自养型生物所制造的有机物，或者吃一些其他异养型生物来维持生存。很多海水中的微生物也是异养型的，和我们人类一样，它们需要进食有机碳才能生存，但是却不会自己利用二氧化碳制造有机碳，只能直接或者间接地从其他微生物的身上获取有机碳。

◎一个异养型微生物，在没有“牙齿”或“手脚”的情况下是如何吃掉另一个与它差不多大小的微生物的呢？

答案是：它们并不直接去吃。虽然一些较大的海洋微生物确实会整个地吞噬某些微生物，但实际上，海洋中大多数的异养型微生物并不以其他微生物的器官或者组织为食。其实，每滴海水中都溶解有丰富的有机碳化合物，它们可以直接以这些有机碳为食。

但是，这些化合物到底从哪里来的？它们是由自养型生物生产的，但却由于各种原因并不存在于任何生物体的体内。较大的生物体吞噬微生物时并不是整个儿地吞下，就像坐在高脚椅上的婴儿，吃东西时总会将食物掉得七零八落的。自养型海洋生物也有可能会感染上病毒，感染后有机组织就会爆裂开来，促使机体中的碳水化合物溶解在海水中。

科学家还发现，自养型微生物还会直接将细胞中的碳水化合物排放到海水中。目前尚不清楚为什么会出现这种情况。这可能是它们制造了太多的有机碳，而将不需要的部分排除体外。另外，自养型微生物在受到威胁或者压力后也会释放出有机物。不管是什么原因，许多海洋自养微生物所产生的有机碳最终成为非生命性物质，而这些物质就成为异养微生物主要的食物来源。