微生物能在地球大气中繁衍生息吗?还是仅能勉强存活?

一种自下而上的建模方法让科学家得以更深入地了解大气中的微生物群落。

来源:Eos杂志
This is an authorized translation of an Eos article. 本文是Eos文章的授权翻译。地球大气运输着微小的细胞生命,例如真菌孢子、花粉、细菌和病毒。在旅途中,这些微生物会遇到诸如低温、紫外线辐射和营养缺乏等极具挑战的条件。先前的研究表明,某些微生物能够承受这些恶劣条件,并可能处于休眠状态,直到沉降到更适宜的环境中。但大气层本身是否也可能是一个活跃的微生物系统,庇护着生长、适应和常驻的微生物?对这些漂浮生命形式的研究被称为空气生物学(aerobiology),但这一领域的进展举步维艰——目前尚无对空气微生物组进行采样的标准化方法,微生物样本很容易受到污染,而且在实验室环境中复制大气条件也极具挑战性。 Martinez-Rabert 等人提出,计算机建模和理论方法有助于加深对空气微生物组的理解。利用已知的关于微生物代谢和生物能量学的信息,尤其是在恶劣环境下的信息,以及大气的化学和物理特性,专门的建模框架可能能够提供对空气微生物组的深入了解。研究人员提出,这种自下而上的建模方法可以让他们测试地球大气中各个元素的变化将如何影响其中所含微生物的增殖。例如,微生物更适合在大气气体、液滴内还是附着在固体颗粒上“自由生活”?这些微生物可以利用哪些能量来源?大气气溶胶的酸度如何影响大气微生物的繁衍能力?该团队提出,结合采样测量、实验和观测数据,理论建模可以帮助研究人员评估大气维持微生物生物圈的能力,乃至进一步了解微生物如何影响大气的化学组成。研究人员表示,这项研究未来也可以用于模拟其他行星大气中生命的存在方式。 (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2025JG009071, 2025)—科学撰稿人Rebecca Owen (@beccapox.bsky.social)This translation was made by Wiley. 本文翻译由Wiley提供。 Read this article on WeChat. 在微信上阅读本文。 Text © 2025. AGU. CC BY-NC-ND 3.0Except where otherwise noted, images are subject to copyright. Any reuse without express permission from the copyright owner is prohibited.Related

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地球大气运输着微小的细胞生命,例如真菌孢子、花粉、细菌和病毒。在旅途中,这些微生物会遇到诸如低温、紫外线辐射和营养缺乏等极具挑战的条件。先前的研究表明,某些微生物能够承受这些恶劣条件,并可能处于休眠状态,直到沉降到更适宜的环境中。但大气层本身是否也可能是一个活跃的微生物系统,庇护着生长、适应和常驻的微生物?

对这些漂浮生命形式的研究被称为空气生物学(aerobiology),但这一领域的进展举步维艰——目前尚无对空气微生物组进行采样的标准化方法,微生物样本很容易受到污染,而且在实验室环境中复制大气条件也极具挑战性。

空气生物学(aerobiology) 微生物

Martinez-Rabert 等人提出,计算机建模和理论方法有助于加深对空气微生物组的理解。利用已知的关于微生物代谢和生物能量学的信息,尤其是在恶劣环境下的信息,以及大气的化学和物理特性,专门的建模框架可能能够提供对空气微生物组的深入了解。

Martinez-Rabert

研究人员提出,这种自下而上的建模方法可以让他们测试地球大气中各个元素的变化将如何影响其中所含微生物的增殖。例如,微生物更适合在大气气体、液滴内还是附着在固体颗粒上“自由生活”?这些微生物可以利用哪些能量来源?大气气溶胶的酸度如何影响大气微生物的繁衍能力?

该团队提出,结合采样测量、实验和观测数据,理论建模可以帮助研究人员评估大气维持微生物生物圈的能力,乃至进一步了解微生物如何影响大气的化学组成。研究人员表示,这项研究未来也可以用于模拟其他行星大气中生命的存在方式。 (Journal of Geophysical Research: Biogeosciences, https://doi.org/10.1029/2025JG009071, 2025)

Journal of Geophysical Research: Biogeosciences https://doi.org/10.1029/2025JG009071 Wiley . 本文翻译由 提供。