撰文/童國慶

一滴海水中的微生物奧秘

撰文/童國慶

◎科學家揭示出一滴海水中微生物之間的關系，讓人感慨：海洋處處有故事。

每一滴海水中都有無數(shù)的故事在發(fā)生或者已經結束，但是故事的情節(jié)比我們看電視劇要復雜和深奧得多，很多奧秘我們人類到目前還難以掌握。

每滴海水的具體故事，取決于你所觀察的是哪一滴海水，以及你是在什么時候觀察的。在太陽光能夠照射到的海域，每滴海水中大約含有100萬個微生物，它們吸收所需要的物質，排出不需要的物質，不停地進行新陳代謝和繁殖，然后死去。它們隨時有可能被別的微生物吃掉，或者被餓死，或者成為病毒感染的對象。一些微生物彼此相互爭奪海水中的資源，而另外一些微生物則相互配合、相互依賴。一滴海水的故事可能缺乏浪漫和激烈的戰(zhàn)爭，但是每滴海水中所進行的故事卻充滿了生命的精彩和生存的傳奇。

一滴海水實在是太小了，而微生物則更加渺小。它們之間的那些看不見的、復雜的小故事似乎無關緊要，那么，我們?yōu)槭裁催€要去觀察它們呢？

我們這個星球的四分之三被海水所覆蓋，這些海水大約有1萬億萬億滴，而一滴海水的大小又是微生物體積的10萬倍以上。這意味著，我們這個星球上微生物組織的生存規(guī)模是巨大的。理解這些微生物之間的關系，有助于我們預測未來海洋環(huán)境變化情況下海洋生物的生存或者滅亡。

但是，我們如何能看到海洋微觀層面上發(fā)生的故事呢？觀看每滴海水中的故事，并不像我們看電視那么簡單。你可以盯著一個充滿海水的燒杯一整天，卻什么也看不到。了解海洋微生物的故事，得需要具備一些生物和化學方面的知識。

◎誰在制造，誰在吃？

對一滴海水的研究，海洋微生物學家花費了很多時間和精力，試圖回答看似簡單的兩個問題：“每滴海水中有些什么？”以及“它們在做些什么？”

科學家們正在使用基因的方法來研究海水中的微生物，而幾十年前，我們人類對基因還一無所知。雖然現(xiàn)在人們對于海洋中究竟有哪些微生物已經有所了解，但對于它們究竟在做些什么仍然知之甚少。一些關于海洋微生物是如何生存等問題仍然是奧秘。由于人類這方面知識的缺乏，所以我們對于一滴水中所發(fā)生的故事難以理解和掌握。

一個根本的疑問是微生物是如何攝取食物和如何排除廢物。盡管很微小，許多海洋微生物卻是相當活躍的?？偟膩碚f，這些微生物就像是許多微觀的“農場”和“車間”，在不停地生產和消費大量的物質。

科學家將活體組織所生產的含碳物質稱為有機碳。事實證明，大氣層中的二氧化碳的數(shù)量與海洋中溶解的有機碳的數(shù)量是大致相等的。但是，這些溶解的有機碳究竟是什么，以及它們到底來自何方呢？

◎“自養(yǎng)”還是“異養(yǎng)”？

我們先從所謂的“自養(yǎng)型”生物說起吧。自養(yǎng)型生物就是自己可以制造食物的生物，有很多是依賴于光合作用。它們利用太陽光將二氧化碳合成有機碳，自養(yǎng)型生物體利用這些有機碳進行生長和繁殖。很多陽光能夠照射到的海域中的微生物都是自養(yǎng)型的。這些微生物所生產的有機碳構成的海洋食物網的基礎，最終為幾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異養(yǎng)型生物。它們必須吃一些自養(yǎng)型生物所制造的有機物，或者吃一些其他異養(yǎng)型生物來維持生存。很多海水中的微生物也是異養(yǎng)型的，和我們人類一樣，它們需要進食有機碳才能生存，但是卻不會自己利用二氧化碳制造有機碳，只能直接或者間接地從其他微生物的身上獲取有機碳。

◎一個異養(yǎng)型微生物，在沒有“牙齒”或“手腳”的情況下是如何吃掉另一個與它差不多大小的微生物的呢？

答案是：它們并不直接去吃。雖然一些較大的海洋微生物確實會整個地吞噬某些微生物，但實際上，海洋中大多數(shù)的異養(yǎng)型微生物并不以其他微生物的器官或者組織為食。其實，每滴海水中都溶解有豐富的有機碳化合物，它們可以直接以這些有機碳為食。

但是，這些化合物到底從哪里來的？它們是由自養(yǎng)型生物生產的，但卻由于各種原因并不存在于任何生物體的體內。較大的生物體吞噬微生物時并不是整個兒地吞下，就像坐在高腳椅上的嬰兒，吃東西時總會將食物掉得七零八落的。自養(yǎng)型海洋生物也有可能會感染上病毒，感染后有機組織就會爆裂開來，促使機體中的碳水化合物溶解在海水中。

科學家還發(fā)現(xiàn)，自養(yǎng)型微生物還會直接將細胞中的碳水化合物排放到海水中。目前尚不清楚為什么會出現(xiàn)這種情況。這可能是它們制造了太多的有機碳，而將不需要的部分排除體外。另外，自養(yǎng)型微生物在受到威脅或者壓力后也會釋放出有機物。不管是什么原因，許多海洋自養(yǎng)微生物所產生的有機碳最終成為非生命性物質，而這些物質就成為異養(yǎng)微生物主要的食物來源。