《环境微生物学：从基因组到生物地球化学》

ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY: FROM GENOMES TO BIOGEOCHEMISTRY, SECOND EDITION

作者：Eugene Madsen

出版社：Wiley

中图号：Q93

ISBN：9781118439630

藏书地点：武大外教中心

在过去的30年里，环境微生物学已经从微生物学中一个相当模糊的应用生态位发展成为一个突出的、突破性的生物学领域。环境微生物学在学术地位上的上升不能简单地解释，但有一个因素无疑是将环境微生物学纳入其他关键生物学科行列的关键因素。这个因素就是分子技术。多亏了诺曼·佩斯博士(以及他的许多学生)、加里、奥尔森和卡尔·沃斯，核酸分析程序在20世纪80年代中期开始进入环境微生物学领域。随后，环境微生物学领域涌现出了一系列的发现。这种双向流动不断加速，这些发现日益加强了环境微生物学与进化、分类学、生理学、遗传学、环境等生物学核心领域之间的联系。

随着4.6 x 10⁹年前地球的形成，一系列未知的物理、化学、生化和(后来的)生物事件开始展开。其中许多事件都是缓慢的、随机的或不可能发生的。不管地球上生命是如何发展的确切细节，现在很清楚的是，在生命历史的大约70%中，原核生物是唯一或主要的生命形式。原核生物(细菌和古细菌)不仅仅是地质、大气、地球化学和气候变化的见证。已经发生了千万年;在地质记录中发现的许多地球化学反应中，原核生物也是活跃的参与者和诱因。诚然，现代真核生物(尤其是陆生植物)在最近1.4x 10⁹的时间里已经成为地球上生物-地球化学和生态的主要参与者。尽管如此，时至今日，原核生物仍一如既往地是地球的“主人”。原核生物占总生物量的60%，占某些陆地栖息地总呼吸量的60%，通过海洋栖息地的光合作用，贡献了全球初级生产的一半，而且由于地形、气候和海拔、深度、压力、pH值、盐度、热量或光等地球化学极端因素，也殖民了各种没有真核生物的地球栖息地。

地球的栖息地呈现出复杂的环境条件梯度，包括温度、光线、pH值、压力、盐度以及无机和有机化合物的变化。无机材料的范围从单质硫到氨、氢气和甲烷，有机材料的范围从纤维素到木质素、脂肪、蛋白质、脂类、核酸和腐殖质(参见第7章)。每个地球化学环境(例如，厌氧泥炭地、海洋热液喷口、土壤腐殖质、深层地下沉积物)都有其自身的一套资源，可以被微生物生理地利用。这些资源、它们的环境、微生物本身和3.6 x 10⁹年的进化之间的热力学控制的相互作用可能是微生物世界代谢多样性的来源。

微生物是地球化学变化的主要动因。它们独特的特征组合使微生物成为生物圈的循环剂。酶加速了热力学不稳定物质之间的反应速率。也许最重要的生态酶类反应是催化电子给体和电子受体之间的氧化/还原反应。富电子(供体)和缺电子(受体)的复杂混合物在地球上的各个栖息地都存在(第3章)。这些资源对之间的生化反应是许多生理进化的基础。这些生化反应使微生物产生代谢能量，生存和生长。微生物通过执行复杂的、基因调控的生物合成序列和细胞内同化过程进行繁殖。每个子细胞本质上与母细胞具有相同的大分子和元素组成。因此，所有营养物质(如碳、氮、磷、硫、氧、氢等)的综合代谢隐含在微生物生长中(第3章和第7章)。微生物的这种生长和生存驱动元素的地球化学循环，解毒许多污染物有机和无机化合物，使生物量中存在的必要营养物质可用于下一代，并维持生物圈中其他居民所需的条件。土壤、沉积物、海洋、湖泊和地下水中微生物所进行的过程对环境质量、农业和全球气候变化有重大影响。这些工艺也是当前和新兴的工业和环境应用生物技术的基础(见第8章)。生物地球化学过程的附加细节以及识别和理解它们的方法在第3章和第7章中提出。

这本教材从十几年的努力中成长起来，旨在将环境微生物学作为一个连贯的学科呈现给康奈尔大学的本科生和研究生。本科课程最初是由马丁·亚历山大和威廉·吉尔斯博士团队讲授的。后来，吉尔斯和作者教了这门课。后来，作者又成为这门课程的高级研究生版的讲师。本文本的目标受众是上层的本科生，研究生，和寻求扩大他们的专业领域的科学家。自这本书于2008年第一版以来，环境微生物学学科取得了大量关键进展:在方法论方面，在定义进化多样性方面，以及在加深我们对维持我们世界的生物地球化学反应的遗传和生化机制的理解方面。第一版涵盖的所有主题都已彻底更新。在第5章(多样性)中增加了一个关于微生物生物地理学的新章节。在第6章(方法论)中增加了一个新的部分，重点是下一代测序和组学技术。

《环境微生物学：从基因组到生物地球化学》一书于2015由 Wiley出版，作者是Eugene Madsen。第二版《环境微生物学：从基因组到生物地球化学》是对经典文本的及时更新，该文本充满了思想、联系和概念，促进了对微生物学这一不断增长的部分的深入理解。核心原则强调了科学的逻辑和新方法驱动的发现。许多最新的示例和应用程序框为覆盖的材料提供了有形的增强。每章末尾的研究问题要求学生利用分析和定量方法，定义和辩护论点，并将微生物学范式应用于他们的个人兴趣。论文作业和相关阅读刺激学生探究，并成为教师启动课堂讨论的焦点。本书还提供了一个附带网站，提供可下载的艺术品和学习问题的答案。《环境微生物学：从基因组到生物地球化学》为这一动态的新兴领域提供了连贯和全面的处理方法，在基础生物学、进化、基因组学、生态学、生物技术、气候变化和环境科学之间建立了桥梁。

本书作为讲述微生物学的书籍，内容专业详实，语言浅显易懂，具有以下特点：

1、语言浅显易懂，图文结合，帮助读者理解

2、含有大量参考文献，帮助读者进一步理解微生物学的相关知识

3、本书最后罗列大量微生物学的专业词汇

本书目录

前言

关于Companion网站

1环境微生物学的意义、历史和挑战

2生物圈的形成：关键的生物地球化学和进化事件

3生理生态学：微生物资源开发

4地球微生物栖息地调查

5微生物多样性：谁在这里？我们如何知道？

6环境微生物学中信息的生成和解释：方法及其局限性

7微生物生物地球化学：大合成

8环境微生物学专题和应用专题

9环境微生物学的未来前沿

术语汇编

指数

EULA

王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生