Defrosting Ancient Microbes
Emerging Genomes in a Warmer World
作者：Scott o. Rogers, John D. Castello
出版：CRC Press
索书号：Q931/R729/2020/Y
ISBN: 978-367-22262-8
藏书地点：武大外教中心
世界各地的冰正在融化，冰川正在消失。数千年甚至数百万年来一直是固态的水，现在他们正被释放到溪流、河流、湖泊和海洋中。在这种新的流动水中，现在正在释放的是古代微生物，它们对当今的生物和生态系统的影响是未知的和不可预测的。这些长期休眠的微生物正在变得生理活性，可能会加速全球气候变化。这本书探讨了这些微生物的出现，探索了地球生命和宇宙中其他地方可能存在的生命的含义。
将99份水与1份微生物混合，搅拌并冷冻就会得到的是冷冻微生物，在我们、我们的孩子、我们的孙子和我们的大多数后代离开后，这些微生物都将存活很久。一些微生物可以存活数百万年（如果冷冻）。研究古代冰的科学家可以测量数十万年前大气层中以及冰中滞留的气体数量。他们也可以在这些时间测量地球的温度。其他研究人员可以检测当时活着的微生物，甚至更大的有机体，并重建当时地球的某些部分。就好像记录仪器在人类生存的整个过程中就存在于世界各地，而今天，作者能够读取这些仪器。地球上的冰，甚至其他行星上的冰都保存着这些记录，有时还保存着可以复活和研究的活生物体。
作者于2000年开始撰写这本书的最初部分，当时对古冰中微生物的研究尚处于起步阶段，可供报告的信息很少。当时，天体生物学领域正从一个小的研究领域转向一个资金充足的主要科学分支。此外，全球气候变化已在科学界牢固确立，但仍受到政治家和公众的辩论。所有这一切的初步性质导致了一份数据稀少、推测性强的书稿。大约三年前，作者回到了书稿，并确定在过去二十年中产生了大量数据，因此有可能产生一本更强大的书。这不仅是由于数据的增加，而且是由于公众在这些领域的知识增加。已经撰写了许多受欢迎的新闻文章，并制作了许多节目，讨论古代生物、太阳系行星和卫星探索的许多方面，以及温室气体、融化、冰、海平面上升等方面发生的重大变化，以及这些变化的人类原因。在本书中，作者详细介绍了古冰研究中的发现和结论，并将其与天体生物学、流行病学、全球气候变化和海平面上升的发现联系起来。
虽然冰有着宝贵的记录，它也包含有益的微生物（例如，循环营养物质的微生物、从二氧化碳中固定碳的微生物、帮助植物吸收水和营养物质的细菌、产生抗生素的微生物以及许多其他重要过程），以及危险的微生物。世界各地的环境冰中有许多病原微生物。随着冰川融化，所有这些都被释放了。随着全球冰雪融化的加剧，越来越多的这些生物被释放出来。疾病暴发、流行病和大流行的可能性是真实的，有益微生物的损失也是真实的。疾病暴发可能之前曾因冰川融化而发生，但尚不清楚发生的时间和频率。
全球气候变化威胁着这一极其宝贵的资源的损失，同时也可能使世界暴露于病原体之下。将过去一个世纪对古代冰的研究与对大气气体的实时测量相比较，已经认识到人类正在改变地球，改变地球的方式正在引起陆地、海洋、大气成分和温度的变化，以及改变全球降水、风、风暴、洋流和融化的冰，这导致海平面上升，并由于冰雪反射性质的丧失而增加了热量。如上所述，这也导致了前所未有的包括世界各地的病原体的微生物释放。各国采取果断行动减缓或扭转这些全球变化。随着世界温度的升高、冰的融化和人口的增加，作者正在接近一个在不久的将来出现负面后果的风险以惊人的速度增长的时代。
天体生物学涉及对外星生命的探索。这与环境冰和永久冻土（冻土）中微生物的研究直接相关。在过去的半个世纪里，人们对太阳系内外的行星和卫星了解了很多。有一段时间，我们的视野局限于可以帮助我们看到月球、水星、金星、火星的望远镜，以及木星、土星、天王星、海王星和冥王星的模糊视野。当时，地球似乎是唯一能维持生命的行星。没有其他行星或月球有足够的水和合适的温度来孕育生命。今天，作者知道这种观点是错误的。在我们的太阳系里有很多水，尽管其中大部分是冰的形式。但是，也存在大型湖泊和海洋。通过研究地球上冰层中的生命，我们可以得出关于哪些行星和卫星上可能有生命的结论。这为计划任务和探测以智能方式搜索生命提供了指南。
这本书分为20章。第1章是关于冰的概述，；分离和研究冰层中的生物。第二章主要论述了这项工作的总体意义，包括对进化研究、流行病、应用项目和寻找远离地球的生命的重要性。第三章讨论了水和冰的性质，以及为什么冰是如此伟大的有机体防腐剂。第四章探讨了环境冰的多样性，描述了冰川、冰原、冰丘、海冰之间的异同。，湖上的冰。第5章是关于永久冻土的，它只是冻土，但与环境冰一样，有许多不同类型的永久冻土。第六章讨论了生命的定义，以及如何识别活的和死的微生物。第7章对化石进行了定义和讨论，包括死化石和活化石。第8章解释了规划、资助、钻探和分析包裹体冰芯的一些步骤。第9章概述了分离和识别冰中生物的一些主要方法。第10章概述了冰上微生物研究的历史，包括遗传学、进化生物学、地质学、冰生物学、分子生物学和微生物学的融合。为了能够研究冰中的微生物，每一种都必须存在。第11章描述了过去60年在冰层中发现的一些细节。第12章详细介绍了在冰下沃斯托克湖（Vostok Lake）发现的东西，该湖已经被数千米的冰川覆盖了1500万年。简而言之，它包含了多种生物。第13章讨论了其他湖泊，包括冰下惠兰湖，以及伊利湖和南极洲表面湖泊的冰。第14章讨论了从古代冰中提取的生物类型。归根结底，它们非常适应各种条件，包括经历冻融循环。第15章描述了在冰中发现的、能够在动物（包括人类）、植物和其他有机体中引起疾病的危险有机体。本章主要讨论病毒。第16章讨论了在冰中发现的有害细菌和其他微生物，或者能够在冰冻和解冻中存活的细菌和其他细菌。它还讨论了使用冰块工作的人所面临的危险。把冰块放进饮料里可能不是个好主意。第17章讨论了基因组循环的过程，这是一个生物体被冰冻很长时间的过程，在这个过程之后，它从冰中融化，进入一个携带着古老基因组的种群（或宿主），而现在这个古老基因组进入了更新的基因组。第18章讨论了在太阳系的什么地方寻找生命迹象。有相当多的行星和卫星具有孕育生命的潜力。第19章讨论了全球气候变化，以及它如何影响冰中微生物的研究，以及地球生命的许多其他方面。第20章总结了冰和冰内微生物研究的主要概念和发现。
本书两位作者斯科特·罗杰斯是俄亥俄州鲍林格林州立大学生物科学系分子生物学和进化学教授。他在俄勒冈州尤金市俄勒冈大学获得了生物学学士学位（1976年）和硕士学位（1980年）；1987年获得华盛顿大学植物分子生物学博士学位；然后在同一所大学做了两年的博士后。1989年至2001年，他在纽约州锡拉丘兹市纽约州立大学环境科学与林业学院担任助理教授和副教授，之后调任BGSU教授（2001-2011年担任系主任）。他教授了普通生物学、植物学、细胞生物学、分子生物学、分子遗传学、分子技术、分子进化和生物信息学等课程。他的实验室研究包括对冰中保存的微生物和核酸、极端环境中的生命、核糖体RNA基因、核糖核酸体、遗传密码进化、分子微生物系统发育学、微生物宏基因组学/代谢反式染色体组学、古DNA和植物发育的研究。
John D.Castello是纽约州立大学环境与森林生物学系、纽约州锡拉丘兹环境科学与林业学院微生物学与森林病理学名誉教授。他于1973年在新泽西州上蒙克莱尔的蒙克莱尔州立大学获得生物学学士学位；他在华盛顿州立大学攻读植物病理学硕士（1976年）；威斯康星州麦迪逊市威斯康星大学植物病理学博士（1978年）。他曾任纽约州锡拉丘兹市环境与森林生物学系助理、副教授、全职教授和副主席。他教授过微生物学、森林病理学、植物病毒学、森林健康、人类、瘟疫和害虫等课程。
本书目录：
前言
致谢
作者
图表列表
表格列表
缩写
第一章向后延伸
复活死者
冰对生命的影响
第二章问答
谜
冻结的知识
进化含义
应用
外星生命
前进
第三章水和冰的重要性
液体和固体水
那水里是什么？
为什么水和冰对生命如此重要？
冰作为微生物档案
冰川中微生物的保护
微生物和外来生物
第四章冰的多样性
冰雪多样性。
冰川
冰原和圆顶
湖泊和海冰
表面和冰下湖冰
第5章
永久冻土
冻土
永久冻土中的生命
温室气体和其他化学品的排放
第六章什么是生活？
什么是导致疾病的原因？
冰中的微生物
生命的分类
第七章化石：标记时间
阅读化石
冰中的化石
活化石
多少岁
古代生物分子
退化问题
真实的还是想象的？
第八章走进过去
获取核心部分存储
寻找什么
去污
最有效的方法
第9章冰中微生物的分离与表征
如何学习生活
培养方法
核酸方法
元基因组学、元转录组学和基因组学
其他方法
第十章冰上生命研究简史
长寿
简史
国际地球物理年及其后的意外打击
第十一章冰芯发现。
所有的冰都不一样
IGY公司
20世纪50年代和60年代
20世纪70年代
20世纪80年代
20世纪90年代
2000年代
2010年
将来
第12章沃斯托克冰下湖
在厚冰上行走
Vostok冰芯的初步特征
湖中的细菌
元基因组学和元转录组学
代谢过程
沃斯托克湖的真核生物
湖水取样
第13章其他冰盖湖泊的发现。
冰下环境
湖面冰
第十四章生活无处不在
困难时期
冰上适应性物种
对冻结、解冻和温度的敏感性……压力试验
其他调整
复苏和孢子
酵母和丝状真菌
永久冻土中的细菌
病毒
第十五章环境中的病原体：病毒
接触病原体
流感
其他病毒
冰作为病毒库
冰块到冰川
别吃那块冰
检测冰层中的病毒
第16章病原体、危害和危险
病原体
细菌
尤卡里亚
危害和危险
第十七章一切旧的又是新的，终极的
回收
不幸的事故
生命的停止与开始
冰川周期
1918年流感大流行
病原体循环
突变率、基因流和群体含义
第十八章天体生物学——走出这个世界
探索太阳系
寻找生命的迹象
太阳系的什么地方可以看？
内行星
月亮
火星
木星及其卫星
土星及其卫星
天王星及其卫星
海王星及其卫星
冥王星及其卫星
生命的问题
第19章冰层消失-全球气候变化
污染和融化
衰退的冰川和冰
温室效应
误解
全球气候与人类
其他行星与地球的未来
加号和减号
第二十章结语
忽视危险
病原体、流行病和流行病
微生物存活
物种保护和灭绝
冰下环境
展望未来
索引
邹娟 武大生科院 博士研究生