生命的引擎:微生物如何创造宜居的地球:how microbes made earth habitable

001一中文版序

003—序言

001一 第一章 消失的微生物

014一 第二章 与微生物的邂逅

031一第三章 史前世界

037一 第四章 生命的小引擎

056—第五章 充满超级燃料的引擎

078一 第六章 保护关键的生命基因

093一 第七章 细胞伴侣

108一 第八章 仙境中的盛宴

128一 第九章 脆弱的物种

143一第十章 修补匠

156一 第十一章 火星上的微生物与金星上的蝴蝶?

169—致谢

171一推荐阅读

第一章消失的微生物

几年前，我有机会在土耳其北海岸附近黑海上的科考船上工作。黑海是一个独特迷人的水体：在水下大约150米以下没有氧气。我的工作重点是研究水下0—150米范围内的光合微生物。

光合微生物利用太阳能繁衍后代。在世界各地的海洋里，生存着大量微小的光合生物——产氧气的浮游植物。它们是高等植物的祖先，在地球历史的早期就开始了进化之旅。几天后，我的研究小组使用我们几年前研制的用来检测浮游植物的一种特殊的荧光仪器，获得了一些我们之前没有看到过的奇怪信号。这些信号来自水体的深部：该处没有氧气，光强度非常低。当我们进行研究时，我意识到发出奇怪荧光信号的生物仅占据了非常薄的一层水体，也许只有一米左右。它们是光合微生物，而且不同于较高水体中的浮游植物，它们不能产生氧。这些微生物是古老生物群体的代表，早在浮游植物出现之前就已进化出来了。它们是地球上出现氧气之前的生命体活化石。

黑海的工作经历对我关于地球上生命进化的想法产生了深刻影响。在我心里，在更深的水体采样就像在追溯以前曾统治海洋，但现在圈禁在原栖息地中非常小的区域的那些微生物。产生奇怪荧光信号的微生物后来被证明是光合绿硫细菌。它们专性厌氧，利用太阳能分解硫化氢（H，S），并利用氢元素制造有机物。这些生物体可以在非常低的光强下生存，但不能耐受即使是少量的氧气。

当我们在接下来的几个星期穿越黑海，在不同的地区取样时，我们看到海豚和鱼生活在上层水体，而100米左右以下的水体中没有多细胞动物生存。动物不能长时间缺氧生活，并且似乎也没有动物生活在深水区。微生物改变了黑海环境，它们在水体上部100米范围内产生氧气，但在深水区消耗氧气。通过这样的氧代谢方式，它们把黑海加工成了自己的专属家园。

……

保罗·G.法尔科夫斯基（Paul G. Falkowski，1951— ），美国罗格斯大学特聘教授，美国艺术与科学院院士，美国国家科学院院士。他主要研究浮游植物与初始生产力，也涉及生命演化、古生态学、光合作用、生物地球化学循环和行星生物学。他是一位立足海洋生物探讨地球生物地球化学演变，又从地球系统演变角度探索生命演化，融合生物学与地球科学的科学家。他在《自然》（Nature）、《科学》（Science）上发表的文章就有30多篇，是国际学术界的领军人物。

近40亿年来，微生物有着只属于自己的原始海洋。作为地球的管家，这些生物改变了我们这个星球的化学性质，使之适于居住。《生命的引擎》带领读者深入到微观世界，去探索这些奇妙的生物如何使地球上生命的存在成为可能，去了解如果没有它们，人类将如何不复存在。法尔科夫斯基以富有洞察力和幽默感的文字解释了微生物内部的微型引擎是如何建造的，以及它们如何在每一个行走、游泳或飞行的生物体内像乐高玩具一样被装配和组装。法尔科夫斯基向我们展示了进化如何保持这种生命的核心机器，他还发出了警告：摆弄这些生命的机器使其更“有效”地满足日益增长的人类需求，这种行为将给未来带来危险。本书生动有趣地讲述了支持我们生存的微生物的故事，将激发我们对这一优雅复杂的生命形式的思考。

这是一本学科穿越者的高级科普书：一位生物学家闯进了地质世界，戴上了化学眼镜讲解生命是如何塑造地球的。

——汪品先，同济大学教授，海洋地质学家，

中国科学院院士，中国深海研究的开创者与奠基人

法尔科夫斯基在生物科学和地球科学之间自如地游走，帮助我们了解微观的单细胞生物使地球变得宜居的步骤。

——《宇宙》（Cosmos）

愉快的阅读体验，通过无缝编织的概念、个人轶事和类比的运用，这本书几乎涉及大学生物学课程中的每一个主题……对这本书的阅读激发我去了解更多。这本书对任何有基本科学知识的人来说都是很容易理解的，它提出了很多问题可供进一步探讨。

——《选择》（Choice）