肉眼不可见的数万亿微生物栖息于我们的身体内、生长在土壤中、附着于树木上，对地球生态健康至关重要。然而，这些蓬勃发展的生物多样性微生物群落在支撑地球生命基础方面所扮演的巨大角色常常被忽视，微生物面临的威胁——尤其是人类活动造成的威胁——同样被忽略。
这一科学关注的缺失即将结束，新成立的国际自然保护联盟（IUCN）物种生存委员会将聚焦微生物学及微生物物种面临的严峻威胁。
“我认为这对微生物学家而言是重大里程碑，对整个保护领域也是如此，因为这是首次获得官方认可：微生物必须纳入保护议程，”国际自然保护联盟专家小组联合主席、沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学海洋科学项目负责人拉奎尔·佩克索托（Raquel Peixoto）表示，“我们无法在不讨论微生物的情况下谈论气候变化或生物多样性丧失，因为我们需要它们维持生态系统的健康运行，也需要它们保障生物体的正常功能。”
所有动植物都寄宿着隐形的微生物群落。这些庞大的隐形微生物组是我们所知生命的基础，但这些隐形生态系统也正受到污染、气候变化和土地利用变化等多重压力的威胁。
原绿球藻（Prochlorococcus）微生物通过光合作用在全球海洋中产生大量氧气。水温上升可能导致这种珍贵微生物的数量减少。一项近期研究估计，若全球气温上升2摄氏度（3.6华氏度），其生产力将下降17%，这种情况很可能在2030至2050年间发生。图片由Chisholm实验室提供，经Flickr共享（公共领域）。
无形物种的优先保护
该新成立的专家小组计划为当前因栖息地破坏和其他人类活动而受威胁的微生物生态系统制定保护计划。研究团队还计划开发微生物专属红色名录，用于识别受威胁微生物并制定保护策略。专家小组联合主席杰克·吉尔伯特（Jack Gilbert）指出，这绝非易事，因为为大型动植物开发的评估工具并不适用于微生物。
“确定这些[微生物]评估标准存在重大挑战，同时还要克服人们普遍认为‘无论人类如何行动，微生物都能存活繁衍’的错误认知，”吉尔伯特表示，他同时任职于加州大学圣地亚哥分校斯克里普斯海洋研究所和医学院儿科学系。“我认为理解微生物正像动植物一样面临威胁至关重要。”
海洋微生物产生大量氧气，对众多海洋物种至关重要。但气候变化正威胁着全球海洋中负责生命维持的微生物。图片由Gregory Piper/Ocean Image Bank提供。
体内、海洋与陆地中的关键微生物
吉尔伯特通过指出工业化国家婴儿正在丧失一种帮助消化母乳的重要细菌（称为婴儿双歧杆菌Bifidobacterium infantis）来强调研究人员对微生物风险的担忧。“我们的现代生活方式、与外界的隔离、饮食习惯以及服用的药物，正在阻断该生物体的代际传递，”他说。
人类活动引发的其他变化正在微生物世界中产生深远影响，可能危及行星健康。这在海洋中尤为明显——得益于蓝细菌，海洋提供了全球大量氧气供应。
但2025年发表的一篇论文发现，全球海洋中关键的产氧微生物（原绿球藻Prochlorococcus）可能因气候变化和水温上升而急剧减少。这些微小生物贡献了全球海洋20%的氧气产量。
人类饮食消费的激进变化是导致人类肠道微生物组中益生菌流失的原因之一，进而损害人类健康。图片由Daniel Albany经Pixabay提供。
“如果你破坏海洋中某些细菌物种，可能彻底摧毁整个食物系统生产，”他解释道。破坏或丧失微生物群落可能沿食物链产生连锁反应，最终威胁鱼类及其他海洋物种，同时危及人类健康和行星生态系统稳定性。
“我们现在认识到生物多样性丧失正在生命的所有尺度上发生，包括微生物世界，”未参与新IUCN专家小组的宾夕法尼亚州立大学生物学系副教授吉尔赫梅·贝克尔（Guilherme Becker）表示，“微生物支撑着各处生态系统的健康，因此我们早就该以与保护动植物同等的紧迫性对待微生物保护。”
研究人员在中东红海珊瑚益生菌村为珊瑚施用益生菌。专家小组联合主席拉奎尔·佩克索托指出，随着气候变化加剧海洋热浪，恢复珊瑚微生物组可能帮助珊瑚及其他生物体存活。图片由Morgan Bennett-Smith提供。
“没有微生物就没有保护”
专家表示，聚焦微生物保护与恢复有助于避免重大生物多样性衰退并保护整个生态系统。
佩克索托强调了保护与微生物保护之间的明确关联。她工作的核心是珊瑚与微生物群落之间的联系及其面临的风险。随着气候变化加剧——2025年连续第九年创下海洋高温纪录——对珊瑚微生物组至关重要的珊瑚与藻类共生关系转为有害，导致珊瑚排出藻类，引发珊瑚白化。
持续的白化事件可能在未来几十年内导致全球珊瑚礁死亡——摧毁数千海洋物种赖以生存的近海育苗场；而数百万人口也依赖这些物种维持生计和粮食安全。
佩克索托团队正在使用所谓珊瑚益生菌，在压力时期（尤其是海洋热浪期间）向珊瑚大量添加有益微生物。
“我们在实际应用中观察到，恢复微生物组后珊瑚存活几率更高，”她说，“通过恢复珊瑚微生物组，我们不仅能改善珊瑚健康，还能保护礁石中的其他生物。”
南瓜蟾蜍（Brachycephalus pitanga）。这种仅约半英寸长的微小两栖动物原产于巴西大西洋森林。与其他两栖动物一样，包括气候变化引发的干旱等压力源会破坏其微生物组，使其更容易患病。图片由Alberto Lopez提供。
陆地微生物同样需要救援。贝克尔实验室的研究表明，热带雨林中濒危的两栖动物皮肤微生物组多样性正趋于降低。这是因为气候变化和干旱正在减少皮肤微生物组多样性，使两栖动物更易感染疾病。
“从微生物保护角度看，我们不想失去这些细菌，”贝克尔说。这意味着需要采用不仅支持两栖动物、同时维护相关微生物组多样性的保护策略。“我们还需要开始思考如何绘制并评估这些微生物的濒危状态和保护状态，”他说。
微小微生物的存在与否——或缺失——也可能对重要行星过程产生不成比例的影响，并抵消人类活动造成的危害。例如，澳大利亚森林中的一项最新研究发现，先前未知的树皮微生物群落吸收了大量甲烷（一种效力至少是二氧化碳20倍的温室气体），以及一氧化碳和挥发性有机化学物（VOCs）——这些对人体健康有害的污染物。
澳大利亚墨累角湿地。近期研究表明，生活在树皮上的微生物群落在甲烷（强效温室气体）以及一氧化碳和挥发性有机化学物的循环中发挥关键作用，这些物质对人体有毒。图片由Luke Jeffrey/南十字星大学提供。
作者表示，进一步研究可通过选择能寄宿这些微生物并吸收更多污染气体的树种，助力重新造林工作。
微生物群落在其他方面也使树木和更广泛的生态系统受益；它们对寒带和热带森林的叶绿素生产和光合作用至关重要，对养分和水分在土壤中的流动不可或缺。“微生物通过支持……树木的健康，在行星健康中扮演根本性角色，”吉尔伯特说。
佩克索托表示，微生物、动物、人类与行星健康之间存在大量有益联系，明确证明“没有微生物就没有保护”。
“微生物是生化循环的驱动者；它们塑造了我们所知的地球，所有宏生物体[包括人类]都依赖其相关微生物组，”她说。
IUCN专家小组的下一步是界定对行星健康至关重要的特定濒危微生物群组，然后制定保护计划。这项艰巨任务可能需要在全球建立冷冻保存设施和生物银行网络。
“我们正达到一个临界点：将拥有必要架构，开始采取微生物保护行动，[同时]利用其力量保护其他生物体和生态系统，”佩克索托说。
主图说明： 土壤微生物。肉眼不可见的微生物群落在营养循环等行星过程中发挥巨大作用，对生态系统和人类健康至关重要。图片由美国西北太平洋国家实验室经Flickr提供（CC BY-NC-SA 2.0许可）。
引用文献：
Gilbert, J. A., Peixoto, R. S., Scholz, A. H., Dominguez Bello, M. G., Korsten, L., Berg, G., … Redford, K. (2025). Launching the IUCN microbial conservation specialist group as a global safeguard for microbial biodiversity. Nature Microbiology, 10(10), 2359-2360. doi:10.1038/s41564-025-02113-5
Greenspan, S. E., Peloso, P., Fuentes-González, J. A., Bletz, M., Lyra, M. L., Machado, I. F., … Becker, C. G. (2022). Low microbiome diversity in threatened amphibians from two biodiversity hotspots. Animal Microbiome, 4(1). doi:10.1186/s42523-022-00220-w
Jassey, V. E., Hamard, S., Lepère, C., Céréghino, R., Corbara, B., Küttim, M., … Carrias, J. (2022). Photosynthetic microorganisms effectively contribute to bryophyte CO2 fixation in boreal and tropical regions. ISME Communications, 2(1). doi:10.1038/s43705-022-00149-w
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