海洋中的微生物
海洋中的微生物
海洋是地球上最大的生态系统，蕴藏着巨大的微生物生物量。海洋微生物不仅是地球上最早的生命形式，还在全球物质循环和能量流动中发挥着关键作用。本文将带你走进神秘的海洋微生物世界，探索这些微小生物的多样性和重要性。
什么是海洋微生物？
海洋微生物（marine microorganism）是指那些分离自海洋环境，能在寡营养、低温条件（也包括海洋中高压、高温、高盐等极端环境）下长期存活并能持续繁殖子代的微生物。有一些来源于陆地的耐盐或广盐种类，在淡水和海水中均可生长，则称其为兼性海洋微生物。
海洋微生物的重要性
当前的主流观点认为生命起源于海洋，而海洋微生物是公认的地球上最初的生命形式。海底热液系统被认为与生命诞生初期的地球环境相似，因此生活在海底热液环境下的微生物便成为科学家研究生命起源的理想对象。
海洋微生物在全球生态系统中发挥着至关重要的作用，是海洋物质循环与能量流动的主要驱动力，广泛参与碳、氮、硫、磷和铁等元素循环，其生命活动影响着地球的物理性质和地质化学特性。
由于海洋微生物具有分布广、数量多、代谢类型多样、适应能力强等特点，是抗菌、抗病毒及抗肿瘤等新型生物活性物质的重要来源，也是高科技产业重要催化剂的来源，并且海洋微生物在海洋污染环境的生物修复、节能减排、人类健康及生物材料等方面有更多的应用，具有巨大的经济和社会效益。
海洋微生物的主要类群
微生物通常是指一些非常微小、肉眼看不到的生物（直径一般小于0.1 mm）。此处所指的微生物包括所有微小的生命形式，如细菌、古菌、真菌、原生生物（原生动物和单细胞藻类）及病毒。
海洋原核微生物（细菌/古菌）
海洋原核生物与陆生原核生物的细胞形态在显微镜下基本是相似的，有球形或卵球形（球菌）、杆状（杆菌）、弧状（弧菌）和螺旋状（螺旋菌）等多种形态。然而，某些类群的海洋原核生物还有独特的形态，如紧密盘绕的螺旋形（螺旋体），具柄、芽或菌丝，以及星形或四方形（某些古菌） 等。
海洋真核微生物（原生生物/真菌）
原生生物最初被用来代表那些不适于归类到植物、动物或真菌界的简单真核生物。然而，不管利用超微结构还是分子生物学对其进行研究，结果都显示藻类和原生动物在系统发育上不是单源的。由此可见，不同的藻类谱系在几个不同的时机独立进化而来，并通过内共生作用各自获得了叶绿体。此外，还有一些原生生物兼具植物与动物的典型营养特征，因此原生动物和微藻不能用作正式的分类术语，但是用其称呼那些带有相同生物学和生化特征的生物体还是可行的。
海洋真菌是一类具有真核结构、能形成孢子、营腐生或寄生生活的海洋生物。真菌在系统发育上被认为是单源的，隶属于真菌界（Fungi Kingdom）。
主要真核生物类群可能的系统发育树
不管是海洋原生动物、藻类，还是真菌，都拥有多样的形态。让我们来一起欣赏。
纤毛虫的物种多样性
硅藻的物种多样性
甲藻的物种多样性
泰国缝裂壳（Hysterium thailandicum）
海洋病毒
病毒在海洋环境中无处不在，从表层海水到深海沉积物都能够发现病毒的身影。海洋病毒是海洋生态系统中最小和最丰富的生物体。海洋病毒的形态多样且颗粒大小各不相同。海水中大多数浮游病毒粒子为五角形或六棱形的二十面体三维对称结构，且存在有尾、无尾等不同的病毒形态，有时还能看到包膜突起或尾纤维等附属物。海洋病毒颗粒的直径通常为30～100 nm。有的巨型病毒的颗粒大小可达数百纳米，比许多细菌都大。
代表性海洋病毒形态示意图
参考文献
《海洋微生物学》（第三版）是由中国海洋大学从事海洋微生物学的相关研究人员结合自身教学与科研实践并参考国内外最新文献编写而成。全书共分15章，包括海洋微生物学概论、海洋微生物（细菌、古菌、真核微生物和病毒）的形态结构及生物学特性、海洋微生物在生态系统中的作用、海洋环境中活的非可培养状态细菌、海洋微生物的利与弊、海洋微生物的研究技术（采样技术、分离培养与保藏技术、分类与鉴定技术及海洋环境微生物的检测技术）等内容。本书内容丰富，层次分明，图文并茂，实用性强，力求从个体和群体水平上阐述海洋微生物学的基本规律，突出该学科的重点、难点和生长点。
主要作者
张晓华，中国海洋大学海洋生命学院二级教授、博导，担任国际刊物Marine Life Science & Technology常务副主编。获山东大学本科和硕士学位，英国赫里奥特-瓦特大学博士学位，英国牛津大学和剑桥大学博士后。主要从事微生物海洋学研究，重点关注海洋微生物驱动的地球化学循环过程和机制。先后主持10项国家自然科学基金项目（包括重点基金2项、重大研究计划集成项目1项）和1项科技部重点研发项目。以通讯作者在Nature Microbiology、Nature Communications等刊物发表SCI论文100余篇，他引约9000次。主编《海洋微生物学》（第一版和第二版）。