看不见的大自然——生命和健康的微生物根源 大卫·R.蒙哥马利、安妮·贝克尔 著，徐传辉等 译 北京大学出版社

前  言
哥白尼的日心说揭开了现代科学的序幕，我们正在经历一场同样激动人心的科学革命。然而，当前的这场科学革命不是聚焦于巨大的行星，而是关注肉眼不可见的微观生命。一系列密集的新发现正迅速揭示地下、我们体内和地球各处生命的秘密。科学家们发现，我们所知的世界其实是基于另一个几乎被我们忽视的世界之上的。
纵观历史，博物学家们在没有工具协助的情况下，仅依赖眼、耳和手去发现世界。然而，一旦涉及这个看不见的世界，感官便会阻碍我们，以至于让那个微观的世界全然处于一片神秘当中。直到近年，新的基因测序技术和功能更强大的显微镜才为我们打开了这个世界的一扇窗。科学家们发现，复杂的微生物群落驱动着我们赖以生存的众多事物，从土壤肥力到健康的免疫系统，不一而足。
我们对微生物生态学重要性的好奇心来得不可思议——是在前往自家后院的足不出户的旅程中产生的。安妮和我都在观察和关注自然方面受过训练：我研究地质作用力如何在漫长的时间段内塑造地形地貌，而安妮则是一位公共健康领域的生物学家和环境规划师。
因此，当我们买了一所房子，开始在院中掘地，发现土壤太过贫瘠时，我们受过训练的头脑便开始运转。我们先考虑的就是究竟怎样才能让这么差劲的土壤为一座花园提供足够的养分。安妮首先行动，随心所欲地把有机质铺在毫无生气的土壤上——这些有机质可真不少！一吨吨的咖啡渣、碎木片、树叶、自制堆肥茶在土壤中瞬间便没了踪影。看！根本没多久，我们新花园中的植物便开始繁盛、疯长起来。
我根本没想到，这样死气沉沉、并不起眼的有机质，竟能孕育出这一片勃勃生机。就是这个简单的谜团让我俩开始了探索之旅。很快，我们就发现，土壤中极微小的生物细细咀嚼、吱吱咬碎了有机质，将之变为营养元素，供生长中的植物大快朵颐。这个看不见的世界靠微小、不可见且少为人知的生物运行，这一事实简直让我们着迷。然而，它们不可否认的效果在我们脚下层层呈现——不到十年，这片荒芜的土地已发展成茂盛的花园。
获得新生的土壤给我们展示了种种惊人事实，也告诉了我们如何去解决一个困扰人类已久的问题——如何在不消耗或破坏土壤的前提下产出食物。我们后门外的实验证明了早期从事有机种植的农民和园丁的远见卓识。通过培育地下的生物，我们可以修复古老的耕作方式和现代滥用杀虫剂及化肥给土壤造成的伤害。但我们的探索还不止于此。我们发现，土壤生物仅仅是看不见的大自然的一部分！
当安妮被诊断患上癌症，我们对于人体内微生物的观念由此发生了变化。病症从哪儿来？这使我们也开始思考体内微生物变化的问题。一开始我们也持传统医学观点，认为微生物多半是病原体。我们都曾经体验过现代医学在对抗感染时的威力，也感谢抗生素救过我们的命。但是，关乎我们健康的并不仅仅是微生物世界中那些不善的成员。
的微生物学研究发现告诉我们，我们的身体并不是自己想象的那样。几年前，一大群科学家在《科学》和《自然》上公布了他们的研究成果，让我们一下子松了口气。细菌、原生生物、古菌、真菌……无数种不可见的微小生命在我们体表和体内茁壮成长，被看作没有生命的病毒也一样。它们的细胞数量远远超过了我们自身的细胞数量——起码是三比一的比例，有些人甚至认为达到十比一，然而我们对它们的作用却知之甚少。跟动植物和人体一样，我们的星球也里里外外被各种微生物覆盖、包裹着。它们不仅数量众多，且顽强坚韧，能够忍受地球上一切的恶劣条件。为了帮助各位畅游激动人心的微生物世界，我们在书中列出了一个词汇表和一些注释，并为有兴趣做深度研究的读者提供了详尽的参考资料。
我们越研究这些新发现，就越为微生物在保持植物和人类健康上所起的相同作用所吸引。我们现在知道了生存在人体内外的微生物的新名字：人体微生物组。我们开始明白微生物是如何恢复土壤肥力，帮人体抵抗现代慢性疾病的。我们就在这条发现自然的全新道路上蹒跚前行。
关于大自然这看不见的另一半，科学界正在酝酿一场革命。在这本书里，我们将讲述我们是如何发现与这场革命相关的理念和洞见，并与它们建立关联的。我们依靠、汲取、拥护许多科学家、农民、园丁、医生、记者和作家们的工作。这是一个探索人类与微生物关系的故事。我们正意识到，过去被视为祸害的微生物，可以帮我们解决一些我们正面临的迫切的问题。
这个关于微生物的全新视角让人震惊——它们是构成我们和植物的基础部分，并且一直以来都是。这样一种视角为农业和医疗的新实践提供了巨大的潜力。从微观尺度思考一下畜牧业或园艺吧。在农场和花园中培育有益的土壤微生物可以帮我们抵御害虫、促进丰收；在医学界，关于人体的微生物生态学研究正催生出新的疗法。如果是在几十年前，这样的想法会显得荒谬可笑，正如几个世纪前人们认为“存在这些看不见的生命”这一观点荒诞不经一样。以微生物为健康基础的新兴科学，直接挑战了那种不分青红皂白地灭杀农业土壤里和人体内微生物的“智慧”之举。有些微生物是我们安静的秘密伙伴。
无疑，只有从划分清晰的学科角度研究自然世界才能帮助我们了解整体的复杂性。学科的细致分工使得科学家能够取得惊人的成就，这成为我们在庄稼和人体得病时寻求治疗的标准方法。然而这个有限的优势遮蔽了微生物世界与我们之间广泛存在着的根本联系。
科学家写作和交流科学发现的方式已经发生了深刻的变化。拿起一本一个世纪之前的《自然》或《科学》杂志，一般读者都能读懂几乎任何一篇文章。如今却不是这样了。现代科学术语多半极其乏味。且不说挑选某个研究群体或者期刊，单单是为写作本书而研读文献，我们就经常发现自己在这样的语句中艰难跋涉：
小肠表皮细胞上的 NOD1 蛋白通过识别（细菌的）肽聚糖，从而产生 CCL20 和 b-defensin 3 等因子，招募 B 细胞到小肠隐窝处的能够诱导淋巴组织的树突状细胞聚集体，诱发免疫球蛋白 A 的表达。?

尽管大多数人读不懂，但实际上这正是简洁的科学著作的一个例子——学术顾问们和编辑们鼓励、有时甚至坚决要求的那种风格。它把一页的内容精简成了一句话。但是，除了该领域的技术专家，谁能理解它的含义呢？用容易理解的话说，这个语句的意思是，肠细胞能识别特定种类的细菌，识别出来以后，免疫细胞就会释放出对健康至关重要的物质。当然，原文传达了更多细节，比如涉及的特定分子和免疫细胞的名称，但是有时这些细节会让更重大的信息变得模糊。我们越深地钻研微生物科学，我们就越清晰地认识到，关于微生物生态如何影响我们的健康和环境，我们需要了解得更多。
微生物学和医学研究者正慢慢发现人类和微生物之间复杂的共生关系。细菌与我们的肠道细胞排列共存，在我们的肠道深处它们教会并训练免疫细胞辨别敌友。与之类似，土壤生态学家也发现了土壤生物影响植物健康的惊人事实。在病原体侵犯植物大门时，植物根须内外的细菌菌群就会帮忙鸣响警钟，组织防御。
很多证据表明，在土壤中和我们体内的大多数细菌都对我们有益。纵观陆地生命史，微生物不停地分解地球上的所有有机质，如树叶、树枝和骨头，从已死的生命中塑造出新生命。然而，我们对待看不见的那部分自然所采用的方式仍然是斩尽杀绝，而不是了解它、发扬其有益的一面。在 20 世纪与微生物进行的战争中，我们不知不觉中凿掉了自己站立的根基。
许多神奇的变革性新产品和微生物疗法在农业和医学领域即将大放异彩，我们有着深刻而简单的理由去关心这看不见的大自然。它们是我们的一部分，而不是与我们毫不相干。微生物在我们体内调节着我们的健康。它们代谢的很多副产品是我们身体所需的基本物质。地球上这些微小的生物，从远古进化开始时起就与所有的多细胞生物形成了长久的合作关系。它们在我们身边主宰着这个世界，小到从岩石中摄取植物所需的营养元素，大到促成全球碳氮循环，维持生命之轮的运转。
现在是时候重新认识微生物在我们生活中的关键作用了！它们塑造了我们的过去，如何对待它们也将塑造我们的未来，而我们刚刚才开始懂得这些。因为，我们将永远无法逃脱我们的微生物摇篮。看不见的大自然深藏于我们体内，正如我们也深藏在它们之中。  

微生物是地球上古老的生命形式和数量巨大的生命群落，它们的代谢活动促进了高等生物的诞生，为高等生物提供营养支持，调节着生物圈，因此是地球生态的重要驱动力量。具有博物学情怀的大卫·蒙哥马利夫妇惊叹于这看似微不足道的生命形式在生态系统中的巨大作用，且惊讶于人们对于它们的无知和无端诟病，因此写了这本博学睿智、深入浅出的微生物科普书。他们通过追溯地球生命演进的历史，讲述了形形色色的微生物是如何促成了生态系统中植物和动物的繁衍；通过详细描述植物根系、人类肠道等的正常运转，澄清了无病害土壤和健康肠道中的微生物群落是如何重建了土壤肥力，搭建了生命的基石……
这对学识渊博的夫妇跨越众多的领域（土壤学、地理学、生物学、医学、化学、营养学、园丁学等）来讲述与微生物相关的科学故事和文明史故事，完全摒弃了晦涩、无趣的"学术黑话"。他们的生花妙笔终将微生物这种"看不见的大自然"清晰地呈现在我们面前，并使我们信服：微生物塑造了我们的过去，我们如何对待它们也将塑造我们生态的未来、农业的未来和医学的未来。所有关心生态、环境和健康的人士都会一口气读完这本趣味盎然的书，并重新认识我们与自然世界的关系。

大卫· R.蒙哥马利（David R. Montgomery）：全球知名的地理学家。伯克利加州大学博士，华盛顿大学地貌学教授；２００８年荣获麦克阿瑟天才奖（该奖是美国跨领域奖项之一，获奖者均为各领域内具有非凡创造力的杰出学者）。著有《岩石不会撒谎》《泥土：文明的侵蚀》《看不见的大自然：生命和健康的微生物根源》等畅销科普书。
安妮·贝克尔（Anne Biklé）：生物学家、环境规划师，致力于环境保护、栖息地修复及公共卫生。  

 前 言 / 1
章 死 土/ 1
第二章 微观世界/ 23 
第三章 窥视生命/ 39 
第四章 互惠互利/ 61
第五章 关于土壤的论战/ 77
第六章 地下同盟/ 107
第七章 近在咫尺/ 133
第八章 内在的大自然/ 161
第九章 看不见的敌人/ 195
第十章 医学先驱中的一对宿敌/ 215
第十一章 私人的炼金术士/ 241
第十二章 料理花园/ 265
第十三章 迎接来自远古的朋友/ 289
第十四章 培育健康/ 321
词汇表/ 337
参考文献/ 345 
致 谢 / 367 
作者介绍/ 371
译后记/ 373

微生物是地球上古老的生命形式和数量巨大的生命群落，它们的代谢活动促进了高等生物的诞生，为高等生物提供营养支持，调节着生物圈，因此是地球生态的重要驱动力量。具有博物学情怀的大卫·蒙哥马利夫妇惊叹于这看似微不足道的生命形式在生态系统中的巨大作用，且惊讶于人们对于它们的无知和无端诟病，因此写了这本博学睿智、深入浅出的微生物科普书。他们通过追溯地球生命演进的历史，讲述了形形色色的微生物是如何促成了生态系统中植物和动物的繁衍；通过详细描述植物根系、人类肠道等的正常运转，澄清了无病害土壤和健康肠道中的微生物群落是如何重建了土壤肥力，搭建了生命的基石……
这对学识渊博的夫妇跨越众多的领域（土壤学、地理学、生物学、医学、化学、营养学、园丁学等）来讲述与微生物相关的科学故事和文明史故事，完全摒弃了晦涩、无趣的"学术黑话"。他们的生花妙笔终将微生物这种"看不见的大自然"清晰地呈现在我们面前，并使我们信服：微生物塑造了我们的过去，我们如何对待它们也将塑造我们生态的未来、农业的未来和医学的未来。所有关心生态、环境和健康的人士都会一口气读完这本趣味盎然的书，并重新认识我们与自然世界的关系。

大卫· R.蒙哥马利（David R. Montgomery）：全球知名的地理学家。伯克利加州大学博士，华盛顿大学地貌学教授；２００８年荣获麦克阿瑟天才奖（该奖是美国跨领域奖项之一，获奖者均为各领域内具有非凡创造力的杰出学者）。著有《岩石不会撒谎》《泥土：文明的侵蚀》《看不见的大自然：生命和健康的微生物根源》等畅销科普书。
安妮·贝克尔（Anne Biklé）：生物学家、环境规划师，致力于环境保护、栖息地修复及公共卫生。  

译后记
瘟疫和战争伴随着人类的历史。
一场疫情，让人类意识到了微观世界的巨大力量。
无论多坚固的屏障、多严密的防范，这小小病毒无坚不摧，无孔不入。
直到我们写下这篇译后记时，人类与新冠病毒的斗争已历经快一年，却完全不能以“战胜”来形容，甚至还谈不上以微弱的优势取胜。身在海外，常听国人笑言“国内打上半场，海外打下半场”， 面对每日飙升的欧美确诊数，不得不承认：全球的下半场战役，确实任重而道远。
这个肉眼完全不可见的世界，越发让人无法忽略。
病毒、细菌、微生物，都是这看不见世界中的重要一员。
病毒，虽是有机身，既不是生物亦不是非生物，在生物学之“五界”间游走，却展现了令人可畏的能力。RNA 的“核酸”之名现在已是妇孺皆知。
细菌，具有裸露 DNA 的原始单细胞生物，是在自然界分布广、个体数量多的有机体，也曾在战争和和平年代发挥过或好或坏的各种作用，可谓人类运用过的双刃剑。
而微生物，才是本书真正的主角。书的英文原名是“The Hidden Half of Nature”，直译为“大自然隐秘的另一半”。我想，之所以终定为“看不见的大自然”，是因为这“另一半”远大于实际的 “一半”。虽然地上的世界看似繁盛，门纲目科属种划分有序，这地下的自然，实则超乎想象、令人讶异。如同作者前言中所说：“我们越研究这些新发现，就越为微生物在保持植物和人类健康上所起的相同作用所吸引……看不见的大自然深藏于我们的体内，正如我们也深藏在它们之中。”
本书从各个角度介绍了微生物的发现、分类及广泛应用，从作者的亲身经历一直深入科学史的众多方面，涉及范围包括土壤学、地理学、生物学（动物学和植物学）、医学、化学、营养学甚至园丁学，旁征博引，既简明扼要、又生趣盎然，是一本跨度极大的交叉学科佳作。
作为免疫学科的临床医生，我对免疫系统疾病研究的前沿应用相对了解，T 细胞、B 细胞、代谢问题，都在我的研究范围内。我本以为，科学世界对微生物的探索已经非常先进。没想到，如同一棵树的根须，微生物的世界涉及如此多的跨学科内容。
我太太曾是文字工作者，对科学领域的了解很大程度上限于我们生活中的谈资。通过此书的翻译工作，她也获益匪浅，直言“像是看了一本科学史”，而微生物，就是串联起这本科学史的重大线索。我们也很怀念每个周日的下午坐在新加坡碧山公园咖啡馆里翻译的情景。目之所及，是新加坡特有的的“雨树”，根须繁茂，树冠参天，可以想见“看不见的另一半”占据了多大的体积；锻炼者、遛狗者众，儿童喧闹玩耍，是岁月静好的模样。李白有诗云“问余何意栖碧山，笑而不答心自闲。桃花流水窅然去，别有天地非人间。”碧山公园确实是这样一个充满美好的所在。
感谢北大出版社的周志刚，他的热情邀约和悉心编辑给我们打开了一个新世界。感谢初参与本书编辑工作的王彤，她的专业、细致，也让我们领教了国内出版业的蓬勃生态。感谢浙江科技学院的陆江教授，他的参与和专业水平，让此书翻译能够顺利完成；感谢北京大学李鑫博士的协助翻译。再次感谢编辑团队对我们交稿速度和文字疏漏的包容。
感恩的话很多，不一一赘述。正如作者在前言句话中所言，“哥白尼的日心说揭开了现代科学的序幕，我们正在经历一场同样激动人心的科学革命”，请读者朋友打开本书，享受这一趟看不见的自然之旅吧！

徐传辉 

这本聪明的书，将微生物世界的细枝末节串联起来了。读完之后，我再也不会忽视我的微生物了。
——柯克·约翰逊（Kirk Johnson），美国国家自然历史博物馆馆长 

我爱这本充满亲和力的、博学而睿智的书！这是蒙哥马利和贝克尔给我们的一份大礼！他们以自己的亲身经历、历史事实和前沿科学，促使我们去深刻理解并认知我们与微生物世界的关系。一旦把微生物当作我们的盟友，以全新的方式看待这个看不见的世界，我们便可以重塑我们的身体、土壤和世界的健康。这令人激动而且必要。在消化了这本佳作的精髓之后，我相信这完全有可能。
——黛博拉·孔斯·加西亚（Deborah Koons Garcia）, 纪录片《未来食物和土壤交响乐》（The Future of Food and Symphony of the Soil）的制作人

微生物和土壤。微生物和人类。蒙哥马利和贝克尔以全面的学识帮我们修复了古老的主客二元论中的分裂之处。
——韦斯·杰克逊（Wes Jackson），土地研究所（the Land Institute）创始人、主席 

蒙哥马利和贝克尔以引人入胜的叙述解释了微生物的重大价值和惊人效果，他们就像伟大的故事讲述者，将一个看不见的世界带到我们眼前。
——乔尔· 萨拉汀（Joel Salatin）, 波利弗斯农场 （Polyface Farm）主人 

这是一个非常必要的微生物宣言，它挖掘出了微生物的很多谜团，揭示了微生物的奇妙之处，澄清了土壤健康、地球和我们个人健康之间的紧密联系。
——凯西·麦当娜 · 斯威夫特（Kathie Madonna Swift）， 营养学家、《速食》（The Swift Diet）作者

一次令人愉悦的阅读经历！《看不见的大自然》不仅探索了微生物世界的运行，而且还探究了那些增进我们认知微生物世界的人和方法。
——杰夫·洛温费尔斯（Jeff Lowenfels）, 园艺学家 ，《合作》（Teaming with）作者。

非常迷人，可读性极强！通过个人经历和生动的历史插曲，作者带领我们踏上了一段愉快的旅程，为我们揭示了为何微生物对所有生物（包括我们）的健康至关重要。
——莫斯里欧·谢策特（Moselio Schaechter）,圣地亚哥加州大学

这是一本很及时的书。环保人士和大众关注并回应的通常都是巨型动物——从大象、老虎到美洲鹤、帝王蝶在内的富有魅力的大型生物。但是我们忘记了，在生命占据地球的大部分时间里，这里一直是一个微生物世界。
——大卫·铃木（David Suzuki）,  加拿大广播公司《事物的本性》（Nature Of Things）