本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
来自南极洲的最新温度读数让世界深思，同时发现南极洲西部冰架 70% 已经融化。随着地球日的临近，关于气候变化的讨论往往集中在气温和海平面上升、更强烈的风暴和农业中断上。但一个关键角色一直缺席这场对话：地球的微生物。
我们不断看到与人类微生物组相关的新闻报道。也就是说，数万亿微生物生活在我们的肠道和身体上，它们对我们的健康和福祉至关重要，但受到现代生活的威胁。我们的星球也有一个微生物组，一个生活在地球地壳和水道中的千千万万亿微生物，这在保持我们星球健康方面是类似的——并且同样受到人类活动的威胁。
这些微生物在地球上创造了恰到好处的条件来支持更高级的生命形式，并最终支持人类。早期地球的氧气为零，二氧化碳为 98%。我们可呼吸的空气的出现是因为微生物在大约 40 亿年前发明了光合作用，这消耗了大部分二氧化碳并导致了氧气的产生。当人类出现时，地球大气层中含有 21% 的氧气和 0.03% 的二氧化碳。
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如果没有微生物发展光合作用，地球将几乎像金星一样炎热且没有空气。即使在今天，虽然我们通常认为植物负责光合作用，但全球约 50% 的光合作用仍然是由微生物进行的，主要是在海洋中。
我们大多数人在学校生物课上没有学到这些。也许我们整理了那些从宇宙大爆炸开始到人类结束的24 小时时间线之一。科学教育常常忽略微生物在使地球上的生命成为可能方面所起的作用，但如果没有数千年来微生物驱动的变化，我们就不会在这里。
然而，人类在改造我们周围世界方面的创造力和聪明才智在极短的时间内强加了变化。我们已经从微生物手中夺取了控制权。
地球的微生物组花了 40 亿年才慢慢地扭转二氧化碳与氧气的比例；在过去的 150 年里，人类已经将大气中的二氧化碳含量从 0.03% 增加到 0.04%。这种变化发生的速度比过去 40 亿年发生的快 2,700 倍。
科学界和其他相关人士正在想知道我们的星球将如何应对这种变化。但是地球的微生物组将如何应对？毕竟，微生物对现状没有既得利益。对于其中一些微生物来说，最佳条件可能与有利于人类健康和福祉的条件大相径庭。
一个很好的例子是采矿产生的酸性矿山排水。当我们挖过表层土壤和植被时，氧气会渗透到地表下含有硫化物的煤或富含金属的矿石中。这会唤醒并喂养休眠的微生物，这些微生物会氧化与煤和金属共存的铁和硫沉积物。在此过程中，微生物会产生酸，酸会渗入土壤并最终渗入水道。
通常，这些微生物数量很少，并且受到表土和植被的保护，免受氧气侵害。采矿剥夺了这一点，使产酸微生物得以茁壮成长和繁殖。酸性矿山排水已威胁到仅在美国就超过 12,000 英里的河流和水道。每天花费约 100 万美元来处理它。一旦这个过程开始，就很难停止，并且必须永久进行处理。
我们所做的一切，从采矿到化石燃料的燃烧再到大规模农业，都在改变地球的微生物组。科学家们几乎不了解我们目前是如何影响它的。例如，我们不知道微生物的变化将如何影响我们种植植物和牲畜的能力——即我们吃的食物。我们不知道气候变暖将如何改变导致传染病的微生物的生存模式。我们才刚刚开始意识到，永久冻土土壤的大规模变暖可能会释放出迄今为止冷冻的微生物食物宝藏，从而以比目前存在的速度更快的速度增加二氧化碳排放和气候变暖。了解地球的微生物组是一项可以与登月或开发癌症疗法相媲美的挑战。
直到最近，美国还在引领这些挑战。但是，包括国立卫生研究院和国家科学基金会在内的研究机构的资金停滞不前。延续这一趋势，众议院预算委员会最近投票反对一项在未来十年内向国立卫生研究院增加 510 亿美元资金的修正案。这次投票表明对科学研究工作的重要性目光短浅。
正如我们的祖母可能告诉我们的那样，预防胜于治疗。我们需要再次承担起责任，重新增加对科学和研究的投资，以应对气候变化带来的挑战，首先要了解地球的微生物组。