生态与进化前沿 每种颜色代表不同类型的微生物
核心中的白色物质代表微生物生长的人类舌细胞的残余
学分:史蒂文·威尔伯特，加里·鲍里西，福赛思学院；杰西卡·马克·韦尔奇，海洋生物实验室 关于动植物多样性下降的警报引发了一个同样具有深远影响的相关问题:包括病毒在内的微生物种类也在变化吗？如果是，朝哪个方向，多快？ 在今天发表的一篇论文中
瑞士巴塞尔大学的泰勒是洛克菲勒大学人类环境项目(PHE)的客座研究员，他注意到了有据可查的动植物多样性“明显下降”的轨迹，构成了“人类世的一个关键问题”
" 微生物世界——行星运行中最小的齿轮——是否也在发生变化是“完全未知的”
我们不知道全球微生物多样性是在增加、减少还是保持不变
泰勒
“大多数科学论文告诉我们新的事实
这是一种不同的纸；它没有回答任何问题，而是提出了一个新问题
泰勒
“苏格拉底把对我们所不知道的事物的无知称为‘深刻的无知’
“这种无知也被前美国科学家们称为‘未知的未知’
S
国防部长唐纳德·拉姆斯菲尔德
今天的报纸确定了什么是(或者说，到目前为止)生物“未知的未知”
" 博士；医生
泰勒指出，评估植物和动物的生物多样性包括在给定的时间范围内对不同物种进行计数，然后比较后续的计数
通过这样做，我们了解到一些物种最近已经灭绝，许多物种的数量减少了，估计有100万个物种在几十年内面临灭绝的风险
例如，同样的方法已经被用于监测由于饮食变化引起的肠道微生物多样性的变化
不幸的是，博士说
泰勒，也许不可能“计算不同时间的一切”来找出全球微生物生物多样性的变化方向，因为: 目前微生物生物多样性的程度尚不清楚，微生物世界的很大一部分可能存在于难以接近、罕见或极端的环境中——深度越深，我们知道的就越少
先前的研究理论上认为，极热的生物圈可能包含了地球上大多数的微生物生物多样性
解决这个问题可能需要20年的时间，才能对深层生物圈和其他难以进入的环境有足够的了解
一个可能的“先有鸡还是先有蛋”的悖论可能很难解决:建立一个基线序列库可能永远也不会完成，因为新的多样性产生的速度比测量的要快
如果微生物多样性的部分或全部正在迅速增加，那么调查方法可能永远赶不上这一动态过程
博士；医生
泰勒说，世界正在发现导致新冠肺炎的数百种新型冠状病毒病毒变体，病毒是大约100亿种微生物中的一种，每种微生物都以自己的方式进化
每个点或细丝都是一个细菌细胞，不同的颜色代表不同种类的细菌
较大的脊状椭圆是单细胞藻类，叫做硅藻
荣誉:塔比塔·拉米雷斯-普埃布拉和杰西卡·马克·韦尔奇，海洋生物实验室
博士；医生
泰勒引用了哈佛医学院的一段视频，记录了细菌如何快速变异，以克服抗生素浓度越来越高的问题
与此同时，最近的一项研究也估计有100多万种动物病毒，其中大约一半可能会传染给人类
“微生物进化并不总是朝着更大的多样性发展；微生物也会灭绝，天花病毒就是一个例子，”他补充道
“数不清的其他病毒和细菌可能也来了又走了，而我们却从来不知道它们的存在
有些微生物与某些动物和植物的联系是特定的
随着这些动植物的灭绝，与之相关的特殊微生物似乎也消失了
" “关键的一点是，对于植物和动物，我们知道目前地球生物圈的总体轨迹是朝着更少的物种发展，但是对于微生物进化的总体轨迹或详细的精细结构轨迹却没有类似的理解
" 微生物进化轨迹的潜在含义不仅限于攻击人类或我们赖以生存的少数物种的病原体的进化
非致病微生物生命的变化也可能对生物圈产生重大影响
这些复杂的微生物群落的重要性——仅估计就有100亿种微生物——很难被夸大:它们维持着地球的可居住性
2011年，科学家估计地球上的植物和动物物种(或称“大型生物”)数量接近1，000万，这意味着每一个“大型生物”物种都有1，000种微生物，适用于陆地和海洋物种的大型生物/微生物比例相同
人类依靠细菌、古细菌、真菌和原生生物提供的生态服务，这些服务循环营养、培育植物生长、净化水、制作奶酪和葡萄酒以及分解废物
通过将大气中的二氧化碳转化为碳，储存在土壤或海洋深处(氮、硫、铁、锰等也是如此)，微生物是地球大气和气候的关键
今天，在全球范围内，可遗传的脱氧核糖核酸序列信息“很可能被微生物，包括病毒所控制，”博士说
泰勒说
“有趣的可能性是，肉眼可见的动物和植物可能构成生物圈可遗传信息中不断缩小的比例
我们真的不知道
" “然而，我们可能应该知道我们是否在生物信息竞赛中处于下风，甚至可能想采取切实可行的措施来增加‘我们团队’的信息含量
“也有一种纯粹的智力兴趣，想更多地了解我们在生物信息宇宙中的位置，也许类似于我们在不断扩大的物理宇宙中的位置
" 这是一个很难回答的问题，但难并不意味着不可能
他补充道，“有什么方法至少可以解决这个问题？” 每个点或细丝都是一个细菌细胞，不同的颜色代表不同种类的细菌
较大的脊状椭圆是单细胞藻类，叫做硅藻
荣誉:塔比塔·拉米雷斯-普埃布拉和杰西卡·马克·韦尔奇，海洋生物实验室 脱氧核糖核酸技术是一个显而易见的地方
当前的技术如何应用，未来的发展如何提供帮助？博士说，有两种方法
泰勒
一是关注微生物进化的“调节剂和载体”，如细菌性别
其他可以利用的新方法包括单分子或单细胞测序
脱氧核糖核酸条形码和其他基于序列的方法，用于识别植物和动物的物种，并评估物种内的变异量，“与微生物生物多样性的测量方法相比是不可比拟的，”Dr
泰勒说
“在宏观生命中看到的群聚模式似乎在总体上也是微观生命形式的一种特性
比较的细节令人感兴趣
“生活是起伏不平的”这句不言自明的话背后可能有定量的一般原则
" 在微生物和可见动植物的宏观世界中，一个物种可以被认为是“序列空间”中的一个集群，它可以被认为是恒星和星系，其中个体是恒星，物种是星系
该项研究的发起人之一、洛克菲勒大学PHE分校的主任杰西·奥苏贝尔说:“林奈在大约300年前的1735年创立了他的自然系统，我们仍然没有他开始编目的动植物物种的完整清单
用大约1000倍的微生物做类似的事情，并测量这些变化并不容易！" 加里·鲍里西(福赛思研究所)和杰西卡·马克·韦尔奇(海洋生物实验室)实验室的图像显示了直接计数的困难
几十微米，相当于一根头发的宽度，横跨整个多样的、人口众多的微生物群落
博士；医生
泰勒说，这篇论文并没有提供“解决问题的方案”，而是试图“将微生物生物多样性的变化率框定为一个有趣且可能重要的问题，在这个问题上取得进展是可能的”
我希望阅读本文的人能受到激励，想出比文中建议的更好的新方法
" 先生补充道
奥苏贝尔:“目前还没有机构监控微生物世界的状况，没有世界野生动物基金会，没有微生物自然保护协会
也许很快有一天，我们会意识到并纠正我们的忽视，并提高我们对微生物多样性的尊重
"
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