石生微生物的生態(tài)學(xué)意義
廣義上，石生生態(tài)系統(tǒng)附屬于巖石圈(陸地表層)生態(tài)系統(tǒng)。它參與著巖石圈的物質(zhì)循環(huán)過程，并且對氣候系統(tǒng)具有重要的反饋?zhàn)饔谩＠?，生活在海底石生微生物被認(rèn)為在碳循環(huán)和全球變暖中發(fā)揮作用，原因是微生物代謝產(chǎn)生的甲烷氣體對氣候存在潛在影響[35]。
石生微生物在全球分布廣泛，而且只要有微生物存在的地方，就會存在以微生物酶促的生物化學(xué)反應(yīng)。因此石生微生物對全球陸地的化學(xué)物質(zhì)循環(huán)起著重要作用。同時(shí)，石生微生物也具有環(huán)境效益。例如，生物修復(fù)被污染的礦石和地下水，使水質(zhì)得到改善。此外，石生微生物還可能負(fù)責(zé)生物礦化某些重要的經(jīng)濟(jì)礦石[36-37]。有關(guān)石生微生物參與到全球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)中的作用、對巖石圈中化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的貢獻(xiàn)還有待進(jìn)一步研究。
石生微生物對地外生命探索的意義
現(xiàn)代科學(xué)研究表明，在地質(zhì)和地貌類似于地球的星球上可能存在著生命跡象，也就是生命普遍存在于宇宙中[38]。在太陽系中，火星一直是離地球最近且最相似的星球，火星表面的礫石環(huán)境與地球寒旱地區(qū)的裸巖環(huán)境最為相似。很多證據(jù)表明，寒旱環(huán)境并不適合生物的生存。除了劇烈變化的日溫度與寡營養(yǎng)外，高強(qiáng)度的輻射和極度匱乏的水資源都使得生命無時(shí)無刻不面臨著死亡的挑戰(zhàn)。然而，石生微生物的發(fā)現(xiàn)，正面證明了生物強(qiáng)大的生存能力。
荷蘭科學(xué)家Lourens Baas Becking認(rèn)為，微生物能到達(dá)任何一個(gè)它們覺得適合繁殖的地方[39]。在如此極端的環(huán)境下，巖石提供了適宜的居所。美國科學(xué)家Henry Sun提出，它們(石生微生物)不是喜歡待在這樣一個(gè)又冷又干的地方，只是它們別無選擇[40]。假設(shè)火星上曾經(jīng)出現(xiàn)過生命，可想而知，火星微生物在星球變得干旱、強(qiáng)輻射的時(shí)候，尋求孤立的巖石微環(huán)境作為庇護(hù)，是它們最后的生存斗爭[41-42]。
石質(zhì)文物的保護(hù)
石質(zhì)文物是在歷史發(fā)展過程中遺留下來，具有歷史、藝術(shù)、科學(xué)價(jià)值的以天然石材為原材料加工制作的遺物。大到大型石雕石刻及石窟藝術(shù)品，小到石刀石斧等小型工具及石鐘、石鼓藝術(shù)品，是不能再生的極為寶貴的資源[43-44]。然而，石生微生物的定殖不僅嚴(yán)重破環(huán)了文物的價(jià)值，而且給文物的保護(hù)和修復(fù)過程帶來很大的阻礙，所以針對石生微生物展開文物保護(hù)的研究迫在眉睫。
對于石質(zhì)文物中微生物的處理，根本目的就是杜絕微生物的侵染與擴(kuò)散。首先考慮消滅發(fā)展最好的、破壞能力最強(qiáng)的微生物[45-46]。根據(jù)Ascaso的研究推測[47]，最理想的方法就是在原位對微生物進(jìn)行處理，借助顯微技術(shù)對細(xì)胞及其超微結(jié)構(gòu)的改變進(jìn)行觀察，還可以利用葉綠素的熒光檢測互補(bǔ)技術(shù)揭示光合微生物的生理狀態(tài)。但是這種方法直接用在文物上是不合適的，可以利用替代物，通過研究石內(nèi)生微生物的建群過程和機(jī)理，為理解石質(zhì)文物的生物侵蝕過程和機(jī)理提供重要線索，為制定防治方案提供更多依據(jù)。
本文從生態(tài)學(xué)、生命學(xué)等方面闡述了近年來石生微生物的研究意義，目前仍很多問題需要進(jìn)一步研究：①石生微生物生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動研究較少；②石生微生物的建群機(jī)制還不明確；③石生微生物的遺傳資源亟待開發(fā)。目前，對石生微生物的研究越來越多，研究人員以過去的研究為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)對石生微生物群落做進(jìn)一步分析。隨著各種方法學(xué)的進(jìn)一步完善,人們將逐漸了解極端生態(tài)環(huán)境中微生物群體多樣性及實(shí)際的生存狀態(tài)，為石質(zhì)文物生物退化的防治及地外生命的探索提供參考。
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