假如地球上没有微生物
王德华
 
（注：此文应《科学画报》之约而写，经编辑修改。接编辑通知，将于近期刊出。虽在大学时学过微生物课程，但对这个学科发展的了解连皮毛都谈不上。难以推辞，硬着头皮写了点文字。因想从食物链生态关系角度说明微生物在大自然中的地位，多涉及生态学原则，生态学又是我之所学，想必不会出现严重的科学问题。学者说外行话是很尴尬的事情，更为难堪的是出了错自己一直意识不到，自以为正确而日趋膨胀起来。术业有专攻，隔行如隔山。深知此理，但还是犯忌而写，属于不自量了。自嘲一点，也是请教行家之机。如能获得行家指点，也是幸运。2014.6.21）
 
假如地球上没有微生物，就不会有今天丰富多彩的生物世界。地球上没有了生命，也就没有了生机。看不到百花盛开，听不到鸟儿歌唱，美丽的大自然也将不再存在。地球是当今认为
唯一确定有如此丰富多彩生命的星球。没有了生命，星球也会依然存在，但恐怕就不是今天这个样子了。如果地球上没有出现生命，那么也就不会有我们人类了。
 
生物界逐步建立
科学研究告诉我们，生命起源是宇宙物质演化的一个部分，是宇宙演化在特定条件下的必然结果。地球已经存在45～48亿年了，早期的生命在38亿年已经出现。也就是说40多亿年前，地球上只存在构成生命的化学元素。时至今日，其他星球上也还没有发现与我们生存的地球上一样丰富多彩的生命。那么，生命是怎么来的？生命是进化而来的，今天的多姿多彩的生物界是逐渐演变而来的。如果有如果
地球这个系统发展到今天，有大气圈、水圈、生物圈、岩石圈支撑着，通过物质循环和能量流动，使得这个系统能够生生不息。在这个系统中，从不同的地理尺度上看生物类的组织结构，有景观、区域、生态系统、落、种和生物个体。相同的个体在一个区域内组成了种，如蚂蚁种、田鼠种和大象种等；不同的物种种组成了落，不同的
生物落与物理化学环境组成了生态系统，如草原生态系统、森林生态系统、荒漠生态系统、冻原生态系统等。不同的组织层次有不同的生命现象，如个体表现出的适应环境的行为和生理学特征，种数量的动态消长，落内不同种之间的相互关系，落的组织结构，不同营养级生物组成的食物网和食物链，以及生物地球化学循环过程等，这些都是决定生态系统功能的因素。我们也知道，五彩缤纷的生物多样性的维持，主要是生态系统和生态关系的维持。
食物链是生态系统中物种之间的重要的营养联系，通过食物链可以把不同的生物连成一个整体，不同的食物链相互交叉组成食物网。生态系统中有两类主要的食物链，一种是牧食食物链，主要以植食性动物吃植物开始，如植物－兔子－黄鼬，植物－吃草的昆虫－食肉的昆虫－蛙类－蛇类－猫头鹰等；另一种是碎屑食物链，主要从分解动物植物的尸体或粪便中死的有机物开始。这条食物链对于系统的稳定和更新是至关重要的。可以想象，如果没有这类食物链，地球上死亡的动植物的尸体和排出的粪便会堆积如山。
我们重点谈谈微生物这个生命类。通常，微生物是指包括细菌、病毒、真菌和一些小型原生动物等在内的生物体。微生物个体虽小，但无处不在、无处不有，与人类的生活密
切相关。从生命演化上看，大约30多亿年前，最早的微生物生态系统就开始建立了，真核细胞生物约在27亿年前也出现了，陆生动植物的多样化开始于2亿多年前，人类的出现则是几百万年的事情。从生物界的发展演化历史看，新物种不断出现，有些物种也不断灭绝。
 
微生物不可或缺
人类机体内也有微生物，如肠道微生物菌。肠道微生物的改变可作为宿主健康和功能的一个标志。人体正常的肠道微生物菌团主要由细菌、古菌和真核生物等构成。根据人类肠道微生物的宏基因组可以分为以拟杆菌属、普里沃菌属和瘤胃球菌属等三大类。有研究发现，肠道菌中的一些内毒素产生菌是肥胖的致病菌，而肥胖可以被看作是这类肠道细菌引起的疾病。通过比较相关及不相关个体的全部微生物基因组，发现家庭成员共同拥有某些相同的微生物株，说明在很早的时候通过父母而得到的微生物株能够为人们的一生提供代谢产物。肠道微生物还可影响人类的行为和中枢神经系统的功能。也有研究表明，致病微生物感染与自闭症和精神分裂症等常见神经发育障碍之间的关系密切。
肠道微生物在动物的生长发育过程中同样具有重要的作用，其平衡状态关系到动物机体的健康。如在鱼类的研究中发现，正常的肠道微生物菌可以帮助鱼类更好地消化吸收营养物质，同时还能调节其免疫功能。健康鱼类的肠道微生物可以分泌消化酶、合成维生素等，在鱼类的营养、消化吸收等方面有重要的作用。健康鱼类的肠道微生物可以分泌多种消化酶，如蛋白酶、磷酸酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶等。