为什么微小的微生物可能是气候变化如何展开的重要因素

气候变化是一件大事：融化的冰盖，海平面上升，地球的高温。

但科学家说，它也对小事 -namely，微生物。

无论你在地球上看到什么，你都会发现这些单细胞生物会谋生。在此过程中，他们生产和消耗温室气体，包括二氧化碳，甲烷和一氧化二氮，帮助控制这些行星变暖物质在大气中的浓度。它们共同在调节气候方面发挥着巨大作用。

它们也是将生态系统结合在一起的粘合剂。它们通常形成食物网的基础并执行关键任务，例如分解有机物质，回收营养物质和光合作用。

像所有生命形式一样，微生物将感受到气候变化的影响。他们的回应方式可能对我们其他人产生巨大影响。例如，微生物将有助于确定温室气体的自然来源是否在变暖的世界中上升或下降。它们是面对环境压力时生态恢复力的关键。

这就是为什么一组科学家发表了一份共识声明，呼吁在本周的“ 自然评论微生物学 ” 杂志上对这一主题进行更多的研究。不幸的是，他们称之为“科学家对人类的警告”。

“洛杉矶时报”采访了加州理工学院的微生态生态学家维多利亚·奥尔潘(Victoria Orphan)，他帮助撰写了关于为什么我们不应该忽视微生物的声明。

问：我们都在同一个页面上，微生物是什么?

答：根据定义，它们有一个单元格。大多数你用肉眼看不到。但是尽管它们很小，但就它们可以做的化学类型来说，它们是非常强大的。

问：他们住在哪里?

答：无处不在。基本上，任何我们认为适合我们的地方，我们都会发现微生物。在我们认为对于多细胞生命来说过于极端的地方，我们也会发现微生物。他们真的是殖民地球上每个可能的宜居空间的冠军。

问：微生物与气候变化有什么关系?

答：海洋中的许多微生物都像植物一样进行光合作用。他们负责在我们的大气中产生一半的氧气。与此同时，他们还将二氧化碳从大气中吸入海洋并将其转化为生物质。因此，它们作为二氧化碳的汇集起着巨大的作用。

问：甲烷是另一种重要的温室气体。那个怎么样?

答：甲烷主要由微生物循环。我们研究了一个特殊的过程，其中两个微生物合作来做这个真正挑战用硫酸盐氧化甲烷的化学反应。他们非常有效地做到这一点。我们不确切地知道这些数字，但是上层估计是海洋沉积物中甲烷的80%是在该微生物到达大气层之前消耗的。

问：那么，如果这些微生物没有合作，那么更多的甲烷会进入大气层?

答：没错。我们担心有很多关于自然资源深海开采等问题的讨论。我们对这些深海栖息地知之甚少。如果我们开始摧毁它们，这可能会扰乱系统并使这些重要的生物过滤器效率降低。

问：我们对气候科学的看法是否忽视了微生物?

这取决于你问谁。一些科学家敏锐地意识到微生物的重要性。但我们需要向其他人宣传这一点非常重要。

这不仅仅是在我做大部分工作的深海，而是在每一个栖息地。微生物基本上决定从这些生态系统排放多少温室气体，无论是作为这些气体的来源还是消费者。

问：你能举例说明微生物对气候变化的反应如何能够放大这个问题?

答：熟悉的是融化永久冻土。基本上，你正在采取富含碳的冷冻沉积物，你正在解冻它们。微生物在这种有机碳上盛宴，作为其新陈代谢的最终产物，它们正在生产甲烷等物质。这就像把冰冻的晚餐从冰箱中取出来解冻一样 - 现在它变得可以食用了。

永久冻土中含有大量的碳，如果不是更长时间，它已经储存了数千年。但突然间，它一下子全部可用。这不仅仅是这个过程正在进行的事实，它也是一个可以使系统失去平衡的速度。

问：微生物有哪些方法可以提供帮助?

答：我认为工程微生物有很多令人兴奋的潜力。但为了以有效的方式应用这一点，我们确实需要了解它们对生态系统的全面影响以及它们的响应方式。

我的同事弗朗西斯·阿诺德(Frances Arnold)是进行定向进化和制作各种非常有趣的产品和事物的冠军，我们从来没有想到微生物可以做到的事情。

问：微生物可以帮助气候的一个例子是什么?

答：奶牛是甲烷的巨大生产国。通过草或玉米的发酵，它们的瘤胃产生甲烷。这个瘤胃就像一个小生态系统 - 就像研究深海沉积物一样。因此，我们可以通过各种方式更好地了解微生物如何协同工作，以便从一开始就尽量减少甲烷的产生，或者尝试在甲烷从奶牛中排出之前氧化甲烷。

问：在共识声明中，你警告说“气候变化的影响将在很大程度上取决于微生物的反应”。你希望人们用这些知识做什么?

答：我希望他们不仅要了解微生物基本上统治地球这一事实，我们只是，你知道，这是一种访问，但也是为了重视和理解努力研究这一点的重要性。我们开始走上这条轨道，但仍需要更多地意识到它的重要性。

问：你还有什么想让我们知道的吗?

答：从认为微生物是危险的细菌到拥抱微生物组，人们已经经历了这种根本性的变化。这真的太棒了，因为人们真正关心他们的健康和健康。那么我们如何将这种兴奋和奇迹转化为我们周围的自然世界?我认为这是一个很大的挑战。