细菌，大家已经不陌生了，从列文虎克和他的显微镜以及著名的巴斯德曲瓶实验开始，人们认识到了有着微小到看不见的生物存在着。1953年Watson和Crick建立的DNA双螺旋结构理论不仅使整个生命科学进入了分子生物学研究的新阶段，同样也是微生物学研究进入成熟期的标志。从酒、醋、酱油、酸奶、馒头和面包的发酵到调节肠道功能的微生物制剂，人们享受着微生物带来的好处；然而肉毒杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌就没有那么可爱了，它们是威胁人类健康的病原菌。与生活中时常可以接触到的微生物不同的是，湖泊里的细菌有着静谧的面纱，通常不被人们所了解。从19世纪末期，因为湖泊和河流饮用水源中的致病菌受到了越来越多的关注，与之对应的湖泊微生物研究也随之逐渐开展。
随着第二代高通量测序技术的普及，越来越多的细菌DNA、RNA以及蛋白质组学信息被获取，人们对细菌的了解逐渐深入。随意地鞠一捧湖水，会有多少种细菌在里面呢？毫不夸张地说，是数以万计，它们杂居混生，适应着环境并团体协作地生活在一起。在湖泊中的细菌有哪些呢？细菌的种类纷繁复杂，分类学上在太湖典型的湖泊草型生态系统中和藻型生态系统中浮游细菌的组成就存在着极为显著的差异，有研究显示太湖草型生态系统（即东太湖水生植被茂盛的水域）中占据优势的细菌门类主要是Beta变形菌门（Betaproteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes），而藻型生态系统中（即梅梁湾被鼎鼎大名的蓝藻“霸占”的水域）中占据优势的细菌门类主要是厚壁菌门（Firmicutes）、Gama变形菌门（Gamaproteobacteria）和异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）。生活不易，生活在藻型生态系统中细菌更是不容易，湖泊藻型生态系统中的有些细菌有着绝世无双的独门秘籍（厉害之处），例如异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）的细菌擅长修复其自身的DNA，对可导致细胞致死或致突变效应的辐射和紫外线有极强抵抗能力，它们还能忍受其他极端环境条件，例如干燥、高温、严寒、过氧化物等（孙翠凤和刘芬菊，2002；陈立等，2008），除此之外，此类细菌还因为可以吃掉核污染和一些有毒物质而出名；厚壁菌门（Firmicutes）的细菌是细胞壁较厚的一类细菌，一般细菌的细胞壁厚度约15-30nm，而厚壁菌门的细胞壁厚度可达50nm，如此用心地穿上厚厚的“铠甲”，为的是抵御不良环境对自身菌体内部的影响，此外，此类细菌还练就更加特殊的绝技，产生休眠体构造——芽孢，一个细菌产生一个芽孢，当条件适宜时，芽孢又能再重新成为一个细菌，虽然芽孢不是细菌的繁殖体，但是其可以让细菌扛得住脱水、酷热、化学药物和辐射等恶劣环境。
图1 电镜下的异常球菌-栖热菌门（Deinococcus-Thermus）细菌（左）；电镜下的厚壁菌门（Firmicutes）细菌（右） 图片来源：http://www.eol.org/data_objects/3602344
有很多威胁人类健康的病原菌在湖泊水体中普遍存在着，例如霍乱弧菌，广泛存在于环境中，尤其是水体和海产品中，是引起急性腹泻的主要病原菌之一，临床表现为轻症胃肠炎或严重的腹泻；温和气单胞菌，是广泛分布于自然界水生环境中的腐物寄生菌，可引起人类的感染性腹泻。如果你认为这些致病菌仅是让人拉拉肚子的功力，那么你就大错特错了，下面介绍一下善变的大肠杆菌，其作为我国的 《生活饮用水卫生标准》中有关细菌的检测指标，受到更多的瞩目眼光，正常状况下，其与人类互利共生，一般生活在大肠内。然而有些大肠杆菌的亚型，不得不被“刮目相看”，例如肠致病性大肠杆菌、肠产毒性大肠杆菌、肠侵袭性大肠杆菌、肠出血性大肠杆菌、肠黏附性大肠杆菌和弥散粘附性大肠杆菌，被这些大肠杆菌感染后，就得无奈地“吃不了兜着走”了，主要症状是听起来就让人害怕的出血性腹泻，严重者可伴发溶血尿毒综合征并危及生命。
就像《岁月神偷》那首歌的歌词写的“好的坏的都是风景”一样，湖泊微生物的“可爱”与“不可爱”都是值得好好珍惜的，它们在地球上生活着，各司其职，它们是独特的，也是无可替代的。对于湖泊微生物，人们有义务也有责任将它们进行最大努力的保护。环保标语里面经常写着“保护生物多样性”，那么，什么是生物多样性呢？将不同物种携带的不同的遗传基因汇聚在一起，就像是一个巨大的基因库，保护生物多样性也可以理解成保护地球上数以万计的物种及其遗传基因。随着全球物种灭绝速度日益加快，很多生物还没有来得及被人类好好认识之前就消亡了，物种丧失后随之带来的生态学后果越来越被关注，然而在之前的研究工作中，生态学家较为关注湖泊从秀丽、清澈、鱼草肥美的状态变成恶臭习习、浑浊不堪的状态后，大型动植物生物多样性降低的情况，却大大忽视了微生物在生态系统中发生的重大变化和难以预知的后果。由于湖泊微生物可以参与的环境过程的特殊性，以及其在执行湖泊生态系统机能中发挥的极为重要且不可替代的作用，保护湖泊微生物多样性也是保护生物多样性工作中非常重要的一部分。每一种湖泊细菌都是值得学习的，它们的特殊功能或特殊结构，都是极为珍贵的“葵花宝典”，急待科学家们悉心研究，接下来如何保护并利用这些细菌中的遗传基因信息，或许是下一阶段微生物学家们的关注重点。
湖泊细菌，不管你是否觉得它可爱，它都值得好好被爱。通过对湖泊中的细菌研究，人类可以更好的认识到其对改善湖泊环境的能力。保护它，从而可以更好的保护清水绿山，让我们就像爱护我们的眼睛一样用心爱护它们吧！
文章作者：王毓菁
所在单位：中国科学院南京地理与湖泊研究所，南京，210008
