今年夏天，迈阿密以南的水域变得像按摩浴缸一样热，在马纳蒂湾达到 101.1 华氏度 的峰值，科学家们对 鹦嘴鱼、石鲈、龙虾 和珊瑚礁 的影响感到担忧。但是，我们看不到的海洋微生物组的隐形世界——细菌、真菌、藻类和病毒的世界呢？
在你说“恶心”之前，你应该知道这些微小的生物
，它们在地球上的数量比宇宙中的星星还多，将我们星球上的所有生命联系起来。科学家们在海洋深渊、火山喷口、冰川、洞穴和矿井中都发现了它们。它们提供大气中大部分氧气，并帮助生物体消化食物和管理免疫系统。当生物——包括人类——死亡时，微生物会分解它们，释放出碳、氮和磷酸盐，从而创造新的生命。大约有 38 万亿个细菌 现在生活在你体内和体表。没有细菌及其所做的一切，你将无法存活很久。
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人类也无法幸免 于一个我们肆意使用化石燃料和工业化学品持续改变微生物的微妙平衡的星球，这种平衡原本可以维持我们的生态系统，但现在却不能了。数十亿年的进化 将地球从富碳大气转变为富氧大气。在那些漫长的年代里，微生物主要通过以碳为食并产生我们呼吸的氧气作为副产品来完成这项地球改造，而人类似乎一心想要逆转这个过程，除非我们迅速采取行动，通过大幅减少碳排放和随意使用其他化学品来保护这个微观世界。
人类正在使地球的微生物组遭受相当于你 24/7 吃快餐汉堡和薯条时发生的情况。你会肚子疼，或者更糟，部分原因是加工食品和高果糖玉米糖浆 改变了我们肠道中细菌的组成，降低了“好”细菌的影响，增加了“坏”细菌。同样，碳和其他污染物改变了地球的微生物组，并破坏了地球范围内的生态系统，而大多数人对此只有模糊的认识。
例如，被称为浮游植物的微小海洋微生物不仅产生地球上大部分氧气，而且每年还吸收人类产生的近 30% 的碳。支持浮游植物的系统被称为海洋生物碳泵，或简称生物泵，随着海水温度升高和浮游植物溺死在碳中，该系统正日益受到威胁。“我们很幸运拥有海洋来吸收如此多的二氧化碳，”加利福尼亚州拉荷亚 J. 克雷格·文特尔研究所的海洋学家和微生物学家克里斯·杜邦说。“如果驱动这个泵的动力停止运转，我们就麻烦大了。”
二氧化碳水平升高使海水更具酸性。这会伤害对 pH 值变化敏感的微生物。来自陆地肥料的磷酸盐和氮污染从河流流入海洋，并 导致死区，那里的水缺氧，氧气含量低于百万分之二，在这种环境中，很少有（或没有）鱼类或其他 海洋生物 能够生存。墨西哥湾密西西比河口以下的死区 已达到 新泽西州的大小，虽然它的大小会根据季节和年份而波动，但总体而言，它一直在变大。在全球范围内，自 1960 年代以来，死区的数量每 十年翻一番，现在已达数百个，从波罗的海到拉丁美洲和非洲海岸以及五大湖都有分布。世界上最大的死区是阿曼湾 63,700 平方英里的区域，几乎相当于佛罗里达州的大小。
海洋变暖 和失控的化学品使用导致珊瑚礁排出细菌和 微小的藻类，称为 虫黄藻，它们生活在珊瑚礁组织中，并为它们提供重要的营养。虫黄藻有助于清除废物并抵御病原体，并赋予珊瑚鲜艳的色彩。它们的丧失导致珊瑚礁死亡，变成漂白的白色。北大西洋更多的热量也刺激了一种名为弧菌的有毒细菌物种水平的上升，根据 2016 年的一项研究，该细菌会导致包括霍乱在内的肠道疾病。 创伤弧菌，即所谓的食肉菌，以及 卡伦藻，一种有毒藻类，可以杀死鱼类，并导致海牛、海龟和人类的呼吸道和其他问题，是北大西洋沿岸部分地区 正在上升 的其他有害病原体。这些微生物通常与“赤潮”有关，随着藻类在温暖的水域中茁壮成长，并在肥料径流中大量吸收养分，赤潮正日益淹没佛罗里达州和其他海岸。
科学家们只能猜测佛罗里达州附近热水浴缸级别的温度对生活在那里的微生物有什么影响。“华氏一百度的水显然会改变微生物组，但事实上我们不知道其后果，”加州大学圣地亚哥分校的海洋生物学家杰克·吉尔伯特告诉我。“微生物具有高度适应性，但随着这些变化变得越来越频繁，我们将看到群落动态及其代谢活动的转变，这可能会对整个食物链产生影响。”
随着世界朝着限制人类活动以减缓气候变化的方向发展，至关重要的是，在关注更上镜的物种（如阿德利企鹅、野生郁金香、鹬鸟——以及前面提到的鹦嘴鱼和龙虾）的同时，也要考虑到对 地球上最小的生物 的影响。这是我与遗传学家 克雷格·文特尔 合著的新书《巫师二号的航程：探索海洋微生物组》中提出的观点。这本书描述了他二十年来乘坐一艘 100 英尺的帆船在世界海洋中搜寻微生物的工作。
“很难让政治家和其他人关注正在发生的事情，”杜邦说。但科学家们正在努力。例如，2019 年，一个由 34 位微生物学家组成的团队发表了一篇题为“科学家对人类的警告：微生物和气候变化”的论文。作者“提醒人类注意，气候变化的影响将很大程度上取决于微生物的反应，而微生物对于实现环境可持续的未来至关重要。”
当我们从微观角度思考气候变化时，很明显，大自然正在对持续的化学侵袭做出反应，“以意想不到的方式反击”——这是海洋生物学家蕾切尔·卡森在 1962 年撰写《寂静的春天》时发出的警告。六十年后，我们看到了她所说的超高温海洋、热穹、肆虐的火灾、洪水、作物歉收和超级风暴。现在我们可以补充说，大自然正在通过地球上最小的生物进行反击，因为人类正在将维持我们的微观生命转变为一个越来越不适合我们生存的星球。
这是一篇观点和分析文章，作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。