珍稀的海洋微生物

所有以海洋水体为正常栖居环境的微生物都被称作海洋微生物。海洋环境中储藏着丰富的微生物资源。很久以前人们就知道海洋中有细菌存在，海洋生物学家对海洋微生物进行了深入系统的研究，特别是对其代谢作用的研究，进一步揭示了微生物王国的奥秘，让人们对它有了更多的了解。

一、海洋微生物分类

海洋微生物主要分为三大类，即原核微生物（如细菌）、真核微生物（如真菌、藻类和原虫）和无细胞生物（如病毒），它们在自然界广泛分布，种类繁多。通过其代谢途径的多样性和遗传适应性，它们可以在许多极端环境中得以生存，并发挥重要的生态作用，不得不令人类对它们另眼相看。下面对海洋微生物中的几种作以介绍。

1.海洋细菌

海洋细菌是原核微生物的一大类群，不含叶绿素和藻蓝素，只能够在海洋中生长、繁殖，是数量最大、分布最广的海洋微生物。它们个体直径基本是不大于1微米，有球状、杆状、螺旋状或分枝丝状形状，具有坚韧略具弹性的细胞壁，无真核。海洋中有自养和异养、光能和化能、好氧和厌氧、寄生和腐生，以及浮游和附着等类型的细菌。海洋真菌不多于500种，仅有陆地真菌种数的1%。目前所知的深海真菌只有5种，它们能够生活在水深5315米的海洋深处。

借助显微镜，我们可以看到海洋细菌的特征。它一共分为三种类型：体形近似球形的叫球菌；体形弯曲的是螺旋菌；身体细长的是杆菌。它们都属于单细胞，内部结构与普通的植物细胞类似。如果细菌在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，就形成了肉眼可见的小群体，叫菌落。菌落具有不同的颜色，如葡萄球菌的菌落是金黄色的，绿脓杆菌的菌落是绿色的。细菌菌落的形状、颜色和大小等特点，是鉴别菌种的重要依据。

2.海洋真菌

从生物进化史看，海洋真菌的出现要比细菌大约晚10亿年，因此它是微生物王国中最年轻的家族。真菌属于多细胞丝结构，能产生孢子进行有性和无性繁殖。真菌和细菌、放线菌最根本的区别在于它具有真正的细胞核，因此真菌的细胞又被叫作真核细胞。从原核细胞发展到真核细胞，是生物进化史上的一个重大事件。

海洋真菌大部分以栖于某种基物而生活居多，只有少数真菌不依靠基物而自由生活。根据海洋真菌的栖生习性，可将它划分为五种基本的生态类型，分别为木生真菌、寄生藻体真菌、红树林真菌、海草真菌、寄生动物体真菌。

海洋真菌在海洋食物链中具有重要的作用，它参与海洋有机物质的分解和无机营养物的再生过程，不断为海洋生物提供生命所需的物质。尤其是在海洋沉积物中的真菌丝体和酵母菌体，是很多海洋动物的食物来源。有些海洋真菌能产生抗菌素和结构独特的活性物质，在生态和应用方面有着不可小看的作用，像降解海洋中的污染物、促进海洋自净等。利用海洋真菌加工麦皮、甘蔗渣、稻草等，可制成微生物碎屑混合物，作为水产养殖中的饲料。这种做法具有可持续发展、质量高、成本低廉等优点。

3.海洋病毒

海洋病毒是海洋生态系统中的重要组成部分，具有形态多样性及遗传多样性的特征。海水中海洋病毒离海岸越近密度就越高。在海洋真光层中居多，随海水深度增加而逐渐减少，在距离海底较近时又有回升的现象。

海洋中病毒会感染多种海洋生物。海洋噬菌体的裂解致死占异样细菌死亡率的60%；海洋蓝细菌、海洋真核藻等重要海洋初级生产者也会遭受海洋病毒感染。病毒还能裂解某些种类浮游动物。众所周知，病毒的感染致病，给水产养殖业带来了特别大的影响。研究发现，从1993年开始在全国对虾养殖地区普遍发生的、危害性极大的机型流行病，是由一种杆状病毒所导致的。除了破坏性的一面，海洋病毒也有有利的一面，有些海洋病毒能够促进某些海洋浮游植物生长，对海洋环境和人类生存有益。目前，人们已越来越关注海洋病毒在海洋生态系统中所发挥的作用。

二、海洋微生物特性

海洋微生物为了生存，不得不适应复杂多变的海洋环境，因而具有一些独特的特性。

1.嗜盐性

这是所有海洋微生物几乎都具备的特性。真正的海洋微生物要想生长，就必须依靠海水。海水中含有大量的无机盐类和微量元素。钠为海洋微生物生长与代谢所必需，此外，钾、镁、钙、磷、硫或其他微量元素也是某些海洋微生物维持生命必需的。

2.嗜冷性

海洋中大多数领域的温度都在5℃以下，绝大多数海洋微生物都在低温中生长，如果温度大于37℃，就会停止生长或死亡。生活在低温环境下且最高生长温度不超过20℃，最适宜温度在15℃，在0℃可生长繁殖的微生物，就称为嗜冷微生物。嗜冷菌在极地、深海或高纬度的海域中较为多见。其细胞膜构造具有适应低温的特征。那种严格依赖低温才能生存的嗜冷菌对热反应极为敏感，即使处于中温也会妨碍它的生长与代谢。

3.嗜压性

深海微生物的嗜压性是其他微生物所不具有的。浅海的微生物通常只能忍耐较低的压力，而深海的嗜压细菌则具有在高压环境下生长的功能，能在高压环境中保证其酶系统的稳定性。海洋中静水压力因水深而各有差异，水深每增加10米，静水压力递增1个标准大气压。海洋底部的静水压力可超过1000个大气压。在深海水域中，约超过一半以上的海洋环境处在100～1100个大气压的压力之中。海洋的这种压力导致浅海和陆源细菌失去在深海中成长的机会。

4.低营养性

海水中所含的营养物质非常稀少，部分海洋细菌要求在营养贫乏的培养基上生长。在营养较丰富的培养基上，有些细菌在第一次形成菌落后即立刻死亡，有些则根本无法形成菌落。这类海洋细菌在形成菌落过程中因其自身代谢产物积累过多而中毒死亡。这种现象证明用常规的平板法来分离海洋微生物，并不是一种较理想的方法。

5.多形性

通过显微镜观察细菌，有时候会看到，在同一株细菌纯培养中会有多种形态，如球形、椭圆形、杆状或各种不规则形态的细胞。这种多形现象在海洋革兰氏阴性杆菌中的表现尤为明显。看来，微生物是为了适应复杂的海洋环境，而逐渐形成了这种特点。

6.发光性

在海洋细菌中，具有发光特征的种类并不多。海洋发光细菌发光强度的大小，除了种的自身特点外，在很大程度上由各种外界条件的综合作用所决定，如海洋环境要素、水中污染状况等。细菌发光现象对理化因子反应敏感，因此借助发光细菌来检验水域污染状况，通常会有意想不到的效果。

7.趋化性

尽管海水中的营养物质较稀少，但海洋环境中各种固体表面或不同性质的界面上仍有一些丰富的营养物吸附聚集在上面。绝大多数海洋细菌都有一定的运动能力，其中某些细菌还能够沿着某种化合物浓度梯度进行移动，这种特点就称为趋化性。某些靠依附在海洋植物体表生长的细菌称为植物附生细菌。海洋微生物附着在海洋中生物和非生物固体的表面，形成薄膜，为其他生物的附着提供有利条件，进一步形成稳定的附着生物区系。

三、海洋微生物奇观

1.呼雨唤雪的细菌

众所周知，空气中的水蒸气要形成雨，必须有能使水蒸气分子凝结的核。过去人们一直认为，地面上升的离子和尘埃，就是这个凝聚核。一次美国气象学家宣称，降雨很可能与细菌有关，认为是大量的细菌造成降雨。那么天空中为什么会有大量的细菌呢？这位专家称，海洋是细菌生长的主要场所，它们多漂浮在海面，海浪里充满着无数气泡，到达海面后气泡破裂，气泡中的细菌便随着气流上升到空中，其移动速度每小时可达100千米。当细菌到达充满水蒸气的大气层时，就会形成水滴的凝聚核，使得雨水下降。十分有趣的是，当气象家把分离的23种微生物送入充满蒸馏水汽雾的密室做人工降雨实验时，无意中竟发现有3种细菌能充当晶核，使水汽变成雪花。目前，美国科学家已成功地掌握利用细菌造雪的方法，并将其运用到实际活动中。

2.磁性细菌

1975年，美国一位科学家在美国东北部沿海考察时，发现海底沉积物中有一种很特别的细菌。放在容器中的细菌样品，仿佛受到某种命令一样，总是聚集在容器的北边，当他转动容器时，这些细菌又会跟着向北移动。这位科学家很快联想到，可能是细菌同地球磁场产生了相互作用的结果。为了证明这一观点，他拿出一块磁铁在容器上方移动，结果发现细菌会随着磁力的方向“游来游去”。这一发现引起麻省理工学院专家理查德的好奇心，经过钻研，他向人们揭示了其中的奥秘。原来，这种细菌的细胞内有一种类似指南针的天然定向器，是由二十几个大小约0.05微米的磁性颗粒组成的。这一发现对于探究动物和其他生物的回归机制有着极其重要的参考意义，它说明生物在地球磁场中的定向运动，是通过体内的磁小体进行的。

3.耐高温的细菌

1980年，国外某杂志上公布了这样一条新闻：日本的一艘远洋考察船在加拉帕戈斯群岛周围进行水底考察时，发现一种在温度高达90℃的水中竟有被冻僵的细菌。那是一个奇异的地方，水深为2650米，压强为266个大气压，海底地壳有一断裂层，喷热间歇泉可使水温高达250℃，热熔岩的堆积层含有大量有毒的硫化氢。湖中没有任何食物，在这如此残酷的环境里，这种细菌依然有着旺盛的生命力。

为了进一步了解状况，科学家把这种特别的细菌放到模拟天然条件的恒化器中培养，发现它们尽管在300℃高温下也能安然无恙。而在90℃环境中，几乎被冻僵，根本无法繁殖。有人猜测，这种细菌的细胞内可能有一种特殊的“冷却装置”——嗜热基因，遗憾的是，直到今天这仍是一个未解之谜。

4.发电细菌

在当今社会上，利用生物化学能代替化学反应获得电能的做法，也无人再质疑，因为国外已出现许多研制细菌电池的报告，海洋细菌就包括在其中。这种自身具有发电功能的细菌，是美国一位学者在死海和大盐湖中发现的，这是一种嗜盐杆菌，它的细胞内有一道叫作视紫红质的紫红蛋白质构成的薄膜，这道薄膜是一种天然的能量转换器。在把所接收的大约10%的阳光转化成化学物质时，电荷就产生了。后来，科学家借助这种细菌制造出一个小型实验性太阳能细菌电池，并将它用于航道灯、信号灯、机场跑道指示灯的电源。由此来看，让细菌为人类供电成为一种现实。

5.采矿能手

在大自然中，海洋是一个巨型资源宝库，不仅为诸多海洋生物提供了生存空间，还储藏着丰富的金属和非金属矿藏。然而，大多数元素在海水中的浓度较低，所以至今仍无法开发利用，而只能从海水中提取氯、钠、溴、镁、碘、钾等少数几种元素。令人欣慰的是，研究表明，有些海洋微生物具有富集某些元素的本领。借助它们具有繁殖快、数量大的特点，将它们释放到海水里大量繁殖，让它们从海水中吸取各种矿物质，然后再想办法把它们打捞上来，便能从中提取出各种有用物质。不难想象，在不久的将来，海洋微生物将在海洋采矿事业中大有用途。