博文
微生物生态学讲稿1.1
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2008.03.04. 分子生态学和生态基因组学讲稿1.1
（主讲老师，赵立平，讲稿整理薛正晟、王京晶）
微生物生态学最基本的研究对象是微生物群落（microbial community）。因此，第一个最重要的概念就是：什么是微生物群落？What is a microbial community？第二个问题是：Why communities？也就是说，为什么要有community，为什么微生物要形成community，community又能做什么？
说到细菌，大家都知道它是个单细胞生物。这是一个典型的细菌。这就是细菌的菌体，一个单细胞，上面长着鞭毛，由细胞壁和细胞膜包裹，里面有细胞质，再靠里是拟核区。拟核区主要是保存细菌的DNA的。细菌是原核生物，在储存DNA的区域和它的细胞质之间没有任何物理障碍，而不像真核生物有一个核膜，把所有遗传物质（染色体）合在一起包在里面。这是原核生物和真核生物最大的差别。我们微生物生态学的主要研究对象是细菌，但并不意味着真菌与病毒不重要，只是我们以细菌为主来进行讨论。
虽然细菌是单细胞生物，但实际上单细胞对细菌是毫无意义的。细菌永远是以种群即population的形式存在。一个单细胞的细菌是没有生存的意义的。只有当一个细胞不断繁殖，变成一个population的时候，它才能够生存，才能够发展，才能够和环境互作，我们才能看到它的作用。所以说，从这个意义上讲，细菌其实是多细胞生物。大家要接受这个观点。
细菌实际上是个多细胞生物，因为它永远是以一群细胞来发挥作用、来生活的，单个细胞是没有意义的。种群是细菌的基本生存单位，就好比我们人的基本生存单位是“个体”一样。人的基本生存单位就是一个个“个体”，不能再往下分了，再往下分就是胳膊、脑袋等等，不是完整的、能独立生存的单元了。只有一个完整的人，才是我们基本的生存单位。因此，“人体”是人的基本生存单位，“种群population”是细菌的基本生存单位。
在微生物生态系统里面存在三个层次的基本结构单元。第一个单元就是种群，populations。单个细胞生长形成population。几个在代谢上相关的populations，执行相关的一些代谢功能，形成guild。一套一套的guilds合在一起，形成微生物群落，不同的微生物群落形成微生物生态系统。所以population是微生物群落、微生物生态系统的一个最基本的结构单元。
Population是由单个细胞经过分裂繁殖形成的一群细胞。从理论上讲，这一群细胞是“genetically identical”的。因此，同一种群的细胞的遗传应该是一样的。它们聚集在一起，一同来完成一件事情。
我们来看一个典型的微生物生态系统的例子。这是一个湖，有水体、底泥、沉积物。如果把一个湖看作一个微生物生态系统，那么在这个湖里面，从湖面开始从上往下，实际上至少存在着3个微生物群落：
第一个微生物群落是光可以照射进来的这一段，是可以透光的，所以很多光合细菌在这里活动。能够进行光合作用的微生物在这里活动，特别是很多微生物通过光合作用释放出氧来，所以这一段氧气供应是比较充足的，氧气浓度比较高，因此这里除了光合作用之外，往往进行的是一些耗氧过程，以及固定二氧化碳等等，所以这个地方叫做Photic zone。
再往下看，就是这个Community 2，指的是氧气供应比较充足的地方，称为Oxic zone。在这里生活的主要是好氧菌和兼性好氧菌。
再往下看，到了这个Sediments，基本上是一个无氧的区域。在这个无氧区域，像这里举的例子，它至少有4个guild。第1个guild能够产生甲烷；第2个能够进行硫的还原，含有对硫元素或硫酸盐进行还原的细菌；第3个能够进行反硝化，也就是能够进行硝酸盐还原的种群，或者还原高价铁离子的种群；第4个guild是进行发酵的。我们知道微生物要获得能量的话有两种方式，一种是发酵，还有一种是呼吸。呼吸分有氧呼吸和无氧呼吸。所以在这一部分的前3个细菌其实都是在做无氧呼吸来获得能量的，而下面在发酵的细菌，没有外源电子受体，是通过电子供体自身一部分作为电子供体、一部分作为电子受体来释放出很少的一点能量。这4个guild就形成一个很丰富的种群类型很多的底泥里面的微生物群落。这3个群落合在一起是一个很复杂的湖的微生物生态系统。
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