“四深”微生物的地质作用——从气候环境变化到生态灾难

“四深”微生物是指深海、深地、深空和深时环境的微生物,特别是细菌、古菌、真菌、病毒等。人们对“四深”微生物的了解非常有限,是亟待突破的地球生物学前沿领域。“四深”微生物的研究对理解地球生命起源、界定生物圈的边界条件、促进地球科学与生命科学以及行星科学之间的交叉融合具有不可替代性的贡献。随着我国深海、深空、深地等重大工程计划的推进,一系列与“四深”微生物有关的前沿科学问题不断提出,包括地质微生物与气候环境的相互作用、地质微生物的生物安全与生态安全、地质微生物参与的隐匿地质过程等。特别是,“四深”环境活性氧自由基对微生物的影响、地质病毒对生物演化和地质过程的影响等前沿领域都亟待突破。活性氧自由基能对生物分子、细胞、组织和器官,乃至整个生物圈的演化以及微生物地质作用都产生重要影响。病毒引发了现代和近代诸多全球性疫情爆发,地质病毒则可能对生物的背景灭绝和大灭绝以及一些地质过程产生影响。

地球生物学发展的机遇与挑战

地球生物学已经引起了人们的广泛关注,目前面临着机遇与挑战并存的发展局面。得益于现代技术方法的大发展,地球生物学的研究对象经历了从宏体动植物向微体古生物再向地质微生物和地质病毒的发展,研究主题从气候环境对生物演化的影响进一步拓展到生物演化如何影响气候环境乃至深地过程,进而回答生命是如何塑造地球的宜居性这个地球科学的根本性难题。研究对象和研究主题的拓展也提升了地球生物学服务人类社会的能力,资源能源安全的保障、气候—环境—生物多样性危机的协调应对等都需要地球生物学的支撑。同时,地球生物学的发展也面临着诸多挑战。它首先需要技术方法的进一步革新来带动认识的创新,其次需要回答生物演化的驱动力问题,更需要破解生物演化如何影响深地过程,包括板块运动、火山活动等地质过程,只有这样才能全面而正确地评估生物是否改变了宜居地球的演化方向,以及如何应对当前人类所面临的诸多全球性难题。