《基因组时代的微生物多样性》

Microbial Diversity in the Genomic Era

作者：Surajit Das, Hirak Ranjan Dash

出版社：Academic Press

索书号：Q93/M626f/2019/Y

ISBN：9780128148495

如果你曾在一个万里无云的夜晚，在一个远离光污染的地方凝视夜空，你可能会对那无数的星星感到惊讶，甚至有些谦卑。很难估计到底有多少颗恒星;最好的估计是从我们自己的银河系开始的，它大约有1000亿颗(1 × 10¹¹)恒星。天文学家估计宇宙中大约有10万亿个星系。假设所有星系的大小都和银河系差不多，你得到的结果是宇宙中大约有1x10²⁴颗恒星——虽然不是最准确的数字，但仍然令人生畏。

如果你把目光转回地球，你会发现更令人敬畏的丰富。例如，如果你把地球上所有1x10³¹的病毒一个叠一个，它们将延伸约1亿光年。这大约是仙女座星系的43倍远。下次你在海里泡澡的时候，想想看，海洋里的细菌(约1.3 x 10²⁹)至少比宇宙中恒星多10万(1x 10⁵)倍。或者你更喜欢呆在陆地上，那里一茶匙的土壤有大约10亿(1x 10⁹)微生物。

这些微生物在做什么?简而言之，就是让我们其他人的生活成为可能。怎么做?大约从24亿年前开始，蓝藻细菌开始向大气中释放大量氧气。这被称为“大氧化事件”，它为耗氧生物(如我们)的进化奠定了基础。微生物在生命进化中还有另一个重要的作用，因为只有细菌能固定氮——也就是说，把气态氮转化为供植物、动物和其他微生物使用的有机氮。最后，你能想象如果死亡的有机物质没有被降解，地球上的生命会是什么样子吗?也许最好不要这样做。最好想想啤酒、葡萄酒、巧克力、奶酪和酸奶等微生物产品。

当然，并不是所有的微生物都能使生命成为可能，甚至更容易。每年约有1600万人(1.6 x 10⁷)死于传染病;其中许多死亡是可以通过接种疫苗或抗生素治疗来预防的。讽刺的是，大多数疫苗和抗生素也是微生物产品。虽然我们对致病微生物的了解最多，因为致病微生物不到所有微生物的1%，但关于微生物还有很多需要了解。事实上，就像星星的数量一样，微生物种类(包括细菌、病毒、真菌和原生生物)的数量是有争议的。可以肯定的是，微生物对地球上所有其他生命都很重要。

数十亿年来，微生物广泛地塑造了地球栖息地的发展，并影响了其他生命形式的进化。科学家们在其他星球上寻找生命时，首先要寻找微型器官的迹象，这是可以理解的。在古代岩石和沉积物中发现的化石记录表明，类细菌细胞至少在地球上存在过35亿年。在最初的20亿年里，这种类型的早期微生物主导着地球的生命形式。这些古老的细胞又小又简单，缺乏专门的内部结构来执行它们的功能。很明显，这些细胞的遗传物质并没有结合到一个称为细胞核或“核”的单独隔间中。这种类型的细胞和微生物称为原核生物，意思是“在细胞核之前”。大约18亿年前，在化石记录中出现了一种更复杂的细胞，它已经发育出细胞核和各种被称为细胞器的特殊内部结构。这些类型的细胞和生物根据其“真”核被定义为真核生物。此外，我们将更多地了解真核细胞的起源，它们不是凭空冒出来的;它们从原核细胞进化了数千年，通过一个有趣的过程，称为内共生。早期的真核生物，可能类似于藻类和原生动物，开始了最终产生真菌、植物和多细胞动物如蠕虫和昆虫的进化路线。这花费了很长时间!细菌甚至比最早的动物早了大约30亿年。这很好地表明，人类不太可能，也不应该试图从我们的环境中消除微生物。它们已经存在了亿万年，对于维持地球的生命特征是绝对必要的。

微生物的定义是那些小到肉眼看不清楚的微生物。它们的直径一般为1毫米或更小。虽然小体积是微生物的一个重要特征，但仅仅定义它们是不够的。大多数单细胞微生物都是显微镜下才能看到的，但有些，如面包霉菌，不用显微镜就可以看到。一些宏观微生物是多细胞的。他们是与其他多细胞生命形式如植物和动物不同的是，它们缺乏高度分化的组织。总之，细胞微生物的直径通常小于1毫米，通常是单细胞的，如果是多细胞的，则缺乏分化的组织。除了微生物，微生物学家还研究各种非细胞生物实体。这包括病毒和亚病毒。术语“微生物”和“微生物”有时适用于这些非细胞生物。

《基因组时代的微生物多样性》一书于2019由Academic Press出版，作者是Surajit Das和Hirak Ranjan Dash。

Hirak Ranjan Dash博士是印度德里校区国家法医科学大学法医生物技术助理教授。他从印度鲁尔凯拉国家理工学院获得了生命科学博士学位。此前，他曾担任印度中央邦法医科学实验室的DNA专家。他的研究兴趣包括法医微生物学，微生物系统发育学，法医DNA分析，遗传标记和下一代测序。他发表了50篇研究论文和9本书。他之前曾获得印度科学院的研究奖学金。他是印度基于NGS的法医DNA分析的先驱。他是印度微生物学家协会、国际法医遗传学家协会和亚洲生物技术学家联合会的终身会员。

Surajit Das教授目前在印度鲁尔凯拉国家理工学院生命科学系工作。他获得了印度泰米尔纳德邦安纳马拉伊大学海洋生物学高级研究中心的微生物学博士学位。他被澳大利亚政府授予奋进研究奖学金，在塔斯马尼亚大学进行海洋微生物技术的博士后研究。他在环境生物技术、海洋微生物学、细菌生物膜、废水处理和生物修复方面拥有15年以上的研究经验。Das教授一直致力于使用分类学和分子工具探索热带，沿海，红树林和深海环境中海洋微生物的多样性。他的研究的主要目的是了解细菌生物膜的遗传调控，以改进和发展生物膜介导的生物修复，从而作为一种环保方法恢复恶化的环境。

基因组时代的微生物多样性提供了对用于微生物分类学和系统发育的技术的见解，以及它们的应用和各自的优缺点。本书的主要重点是评估在当前基因组学时代发现和实践的微生物分类学和生物系统学技术，并提出适当的建议。

本书作为讲述微生物学的书籍，内容专业详实，语言浅显易懂，具有以下特点：

1、讨论了用于微生物分类和系统发育的技术及其应用和各自的优缺点

2、回顾了细菌分型的发展领域以及能够对复杂微生物环境的多个基因组和宏基因组进行比较分析的基因组技术

3、为物种指定提供了统一的标准方法

本书目录

1. 微生物多样性概述

2. 微生物多样性的分子工具

3. 极端微生物多样性

4. 功能性微生物多样性

5. 微生物多样性与传染病

6. 微生物多样性的未来研究方向

王昊宇武汉大学生命科学学院博士研究生