科普|看不见的生命浩瀚：被大众忽略的微生物多样性，才是地球生态的底层基石

每年5月22日国际生物多样性日，大众的目光往往聚焦于珍稀动物和珍稀植物。在多数人的认知中，生物多样性似乎就等于动物多样性加上植物多样性。

但这其实是一个巨大的认知盲区。

真正主宰地球生命系统、维系星球宜居环境、支撑所有宏观生命存续的，很大部分是肉眼不可见的微生物。

细菌、古菌、真菌、原生生物以及病毒等微生物，在个体数量和物种数目上占地球生物的绝对优势，在地球上存在了至少35亿年。它们不是“配角”，而是地球生态系统的主体和奠基者。动植物只是生命演化树上的新近分支，微生物才是生命世界的根基与主干。

想要真正读懂生物多样性，必须先读懂看不见的微观生命世界。

认知纠偏：生物多样性的主体，从来不只是动植物

人类之所以长期忽略微生物，根本上是被“眼见为实”局限了认知。

我们看到森林、鸟兽、花海，便默认它们是生态的全部。但从科学维度来看，微生物在多样性体量、演化深度和生态功能上，都远超宏观生命。

第一，物种数量层级完全不对等

目前人类正式定名的动植物约一两百万种。而科学界保守估计，地球微生物的物种总数至少在数百万到上千万级。仅1克健康土壤中，就同时生活着数千乃至上万种微生物。绝大多数微生物终生未被人类描述和命名，却时刻参与着地球运转。

第二，生命演化树的主体是微生物

现代生物学将细胞生命分为三大域：细菌、古菌和真核生物。细菌和古菌全部为微生物；真核生物中，真菌、原生生物等也绝大多数是微生物，动植物只是真核生物域中非常细小的一支。从演化关系看，微生物占据了生命树的主体，而动植物不过是这棵大树上的几个枝梢。

第三，微生物占领了生命的极限边界

万米深海、高温热泉、高盐盐湖、极地冰川、深层地下岩层——这些动植物完全无法生存的极端环境，都是微生物的栖息地。它们大大拓展了地球生命的生存边界，也是人类探索生命起源、极端耐受机制乃至地外生命可能性的核心研究对象。

什么是微生物多样性？不止“种类多”

大众理解的动植物多样性，多是“物种多少、外形差异”。而微生物多样性是一套更底层、更精密的系统，主要包含三个核心维度。

1. 遗传多样性：微观生命的超强适应力

微生物基因组灵活、变异快、适应性极强。它们不仅依靠繁衍迭代进化，还能通过水平基因转移，直接在个体间交换功能基因，快速获得耐盐碱、降解污染物、抵抗胁迫等能力。这种“极速演化能力”动植物很少具备，是微生物能够在亿万年环境剧变中持续调控地球生态的重要密码。

2. 功能多样性：没有无用的微生物

每一类微生物都有明确的生态角色：有的负责分解，有的负责固氮，有的负责碳封存，有的负责抑制病害。生态系统中还有一些占比不高的“稀有微生物”，它们可能是关键功能种，平时低调，但一旦消失，生态系统的物质循环、自净能力等可能受到明显削弱。

3. 生境多样性：无处不在的生命网络

土壤、水体、大气、植物体表、动物肠道、人体皮肤、城市环境……微生物构建了一张全覆盖、无死角的生命网络。不同环境孕育出专属菌群，形成差异化的功能，共同支撑着地球生态的稳定运行。

看不见的调控：地球生态靠微生物托底

我们所见的草木生长、水体清澈、土壤肥沃、空气稳定，很大程度上是微生物工作的结果。宏观生态是表象，微观循环才是本质。

1. 掌控地球物质循环，是生态系统的“循环引擎”

碳、氮、磷、硫等基础元素的全球闭环，主要依赖于微生物的驱动。在碳循环中，海洋和土壤微生物通过光合固碳、有机碳封存等过程，是地球主要的天然碳汇，深刻影响着温室效应和全球气候。在氮循环中，动植物无法直接利用大气中的氮气，唯有固氮菌、氨氧化古菌和硝化菌等微生物，才能将大气氮转化为生物可吸收的养分。没有它们，陆地和水体几乎寸草不生。

2. 终极分解者：地球的天然清洁系统

所有动植物残体和自然有机质，最终都由微生物分解并归还给土壤和水体，完成物质再生。同时，多样的微生物群落可以降解部分农药残留、有机污染物，甚至参与一些微塑料的分解。微生物多样性越高，环境自净能力往往就越强，生态韧性也越高。

3. 万物共生制衡：天然的生态防疫屏障

所有动植物都依赖微生物共生。植物靠根际菌群吸收养分、抵御病害；动物和人类靠肠道菌群维持免疫与代谢。健康多样的微生物群落能通过“生态位竞争”等方式压制致病菌泛滥。菌群越多元，病害大暴发的风险就越低。菌群单一、贫瘠，则会削弱这一屏障，成为生态病害和生物免疫力下降的重要原因。

与人类息息相关：我们的健康、粮食、未来科技都依赖它

大众对微生物的印象多是“细菌、病毒、致病”，但实际上，人类文明的存续高度依赖微生物多样性的馈赠。

在农业上：微生物多样性＝耕地生产力

肥沃的土壤，不只是“土好”，更是“土里的微生物好”。丰富的根际菌群能活化养分、抑制土传病害、提升作物抗逆性。长期过量施肥和单一化种植，会直接导致土壤微生物多样性下降，引发地力衰退、病虫害高发，直接威胁粮食安全。

在健康上：微生物多样性＝人体免疫屏障

人体本身就是一个微型生态系统。肠道、皮肤、呼吸道的微生物群落多样性，直接影响免疫平衡、代谢状态甚至情绪调节。现代社会过敏、肥胖、慢性炎症等疾病高发，与现代生活导致的微生物暴露减少、菌群多样性下降密切相关。

在科研产业上：微生物是地球的超级基因宝库

极端环境微生物的特殊耐受机制，是生物医药、生物酶、环境修复和生物能源等领域的创新源头。我们使用的抗生素、益生菌、生物肥料和降解制剂，大多来自微生物功能的挖掘。微生物多样性的衰减，就意味着人类未来生物技术创新潜力的衰减。

无声的危机：正在悄悄消失的微观生命

动植物濒危有公示、有保护、有舆论关注，而微生物多样性的消失，却是一场无声、隐蔽且难以完全逆转的生态危机。气候变化和极端天气改变水土温度和湿度，直接淘汰大量敏感微生物；工业污染、微塑料、重金属破坏土壤和水体的菌群结构；过度消杀、单一化种植和城市封闭环境，持续压缩微生物的生存空间。许多尚未被人类认知的微生物物种，可能正在悄悄灭绝。一些地区关键功能菌群的减少，已被观察到与土壤地力下降、水体自净能力变弱、生态系统抗风险能力降低有关。我们或许还没来得及认识它们，就已经永远失去了它们。

保护生物多样性，必须补上“微生物”这一课

长期以来，全球生物多样性保护存在明显的“重宏观、轻微观”偏差。实现真正全域的生态保护，必须将微生物多样性纳入核心体系。

对科研与保护而言：摸清微观生命家底

依托高通量测序和宏基因组技术，持续挖掘未知微生物资源，建立微生物种质资源库与功能数据库，明确不同生态系统的核心功能菌群，让微观生命变得“可识别、可监测、可保护”。

对生态治理而言：把微生物指标纳入生态评价

森林、湿地、耕地、海洋的生态修复，不仅看动植物数量，还应监测微生物群落的丰富度、均匀度和功能完整性，从底层修复生态动力。

对公众生活而言：告别“绝对无菌”的误区

适度接触自然环境，减少盲目过度消杀，拒绝滥用抗生素，践行绿色低碳生活，就是普通人能对微生物多样性做出的最直接保护。健康的生命环境，不是“无菌”，而是菌群多元平衡。

结语：看见微观浩瀚，才是完整的生命敬畏

35亿年来，微生物默默塑造了大气、土壤和水源，为动植物和人类的出现与繁荣铺就了道路。它们渺小到肉眼不可见，却宏大到掌控整个星球的生命命运。

在国际生物多样性日，我们在赞美山川草木、飞禽走兽的同时，更应该看见那片看不见的生命海洋。真正的生物多样性，不只是少数珍稀物种的绚烂，而是宏观生命与微观生命的全域共生与动态平衡。守护微生物多样性，就是守护地球生态的底层基石，更是守护人类自身的长远未来。

审稿人：王 科  高级工程师