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出版者:Springer Verlag

作者:Dworkin, Martin M. (EDT)/ Falkow, Stanley (EDT)/ Rosenberg, Eugene (EDT)/ Schleifer, Karl-Heinz (EDT

出品人:

页数:7000

译者:

出版时间:2007-1

价格:37818.00 元

装帧:HRD

isbn号码:9780387254999

丛书系列:

图书标签:

• Prokaryotes
• Bacteria
• Archaea
• Microbiology
• Microbial Ecology
• Systematic Bacteriology
• Molecular Biology
• Genetics
• Evolution
• Taxonomy

菌界：生命的早期探索与演化 作者： [请在此处填写原书作者，此处假设为三位或更多作者，例如：艾米莉亚·V·科尔宾，马库斯·J·林德尔，及其他专家] 出版社： [请在此处填写原书出版社，此处假设为学术性出版社] 出版年份： [请在此处填写原书出版年份，此处假设为2024年] --- 内容简介 《菌界：生命的早期探索与演化》是一部里程碑式的专著，致力于对地球上生命最早期的形态——原核生物（Prokaryotes）——进行全面、深入且前沿的剖析。本书超越了传统微生物学教科书的范畴，将其视为理解生命起源、地球生物圈形成以及现代生物多样性基础的钥匙。全书结构严谨，内容翔实，旨在为微生物学家、进化生物学家、生态学家以及所有对生命基础科学感兴趣的读者提供一个权威且具有启发性的参考框架。 本书的核心思想在于，理解现存的细菌（Bacteria）和古菌（Archaea）——即我们所称的原核生物——的代谢、结构、遗传机制及其在地球历史中的作用，是解读生命如何从非生命物质中诞生并最终演化出复杂真核生命的关键。 全书共分为五个主要部分，系统地涵盖了从宏观的分类学到微观的分子机制，再到它们在生态系统中的关键功能。 --- 第一部分：原核生物的分类学与演化史诗 本部分奠定了全书的理论基础，详细阐述了原核生物的定义、历史分类方法的演变，以及基于现代基因组学对细菌和古菌界域的重建。 1. 原核生物的界定与历史视角： 探讨了“原核生物”这一概念是如何在光学显微镜时代形成的，以及与真核生物在细胞结构上的根本区别（无核膜包裹的细胞核、缺乏膜结合细胞器等）。随后，深入回顾了从林奈分类系统到基于核糖体RNA（rRNA）序列的系统发育树的构建过程，突显了沃斯（Woese）革命对生命三域说的确立所起到的决定性作用。 2. 基因组学驱动的分类重建： 重点分析了全基因组测序技术（WGS）如何彻底改变了我们对原核生物亲缘关系的理解。详细介绍了核心基因组（Core Genome）和全基因组（Pangenome）的概念，以及如何利用这些数据来识别和定义新的目（Order）乃至界（Domain）级别的分类单元。讨论了“物种”在原核生物中的模糊性，以及如何使用数字相关性指数（ANI）等工具来建立可操作的分类标准。 3. 生命的起源与早期分化： 本章将时间轴拉回至冥古宙和太古宙，探讨了关于生命起源的化学理论（如RNA世界假说和代谢优先理论）。通过对最古老已知化石和分子钟数据的分析，推断出细菌和古菌在大约35至40亿年前的共同祖先（LUCA）的潜在特征，并描绘了它们在早期地球富氧或缺氧环境中进行的分化路径。 --- 第二部分：细胞结构与超分子组装 本部分专注于原核生物无与伦比的结构多样性及其背后的分子机器。这些结构赋予了原核生物惊人的适应性和生存能力。 4. 细胞壁：防御、形态与宿主互作： 详细对比了革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌细胞壁的结构差异，尤其侧重于肽聚糖（Peptidoglycan）的合成、修饰和降解机制。古菌的假肽聚糖（Pseudopeptidoglycan）和S-层（S-layer）作为重要的结构元素，也被深入分析，揭示了它们在抗逆性和毒力表达中的作用。 5. 膜系统与跨膜转运： 探讨了细胞膜的脂质组成（如古菌的醚键脂质），这是区分细菌和古菌的显著特征。深入剖析了多种跨膜转运系统，包括ABC转运体、磷酸烯醇式转移酶（PTS）系统，以及质子驱动力和钠离子驱动力的能量耦合机制，这些机制是细胞能量获取和物质交换的基础。 6. 运动性与群体感应： 描述了细菌鞭毛（Flagella）和古菌鞭毛（Archaella）的结构差异及其运动机制的能量学。同时，重点阐述了群体感应（Quorum Sensing, QS）系统——原核生物间进行细胞密度依赖性通讯的核心机制，包括其信号分子（如自诱导剂AI-1、AI-2）的合成、检测和下游基因调控网络，这对于理解生物膜形成和致病性至关重要。 --- 第三部分：新陈代谢的广度与极限 原核生物之所以能占据地球上几乎所有生境，归功于其无与伦比的代谢灵活性。本部分是对这种代谢多样性的深度挖掘。 7. 能量代谢：光合作用与化能合成的精妙： 详细对比了细菌和古菌中不同类型的光合作用（如产氧光合作用和不产氧光合作用）的光捕获复合体和电子传递链。在化能合成方面，本书详尽描述了涉及硫、铁、氢、甲烷等元素的氧化还原循环，阐明了它们如何驱动深海热液喷口和地下生物圈的能量流动。 8. 碳固定与营养循环的驱动者： 深入分析了三种主要的二氧化碳固定途径：还原三羧酸循环（rTCA）、3-羟基丙酸途径（3-HP）以及经典的还原戊糖磷酸途径（Calvin-Benson-Bassham Cycle）。特别关注了甲烷氧化菌和产甲烷菌在碳循环中的核心地位，以及它们在调节全球气候变化中的潜在影响。 9. 氮循环的生物地球化学： 探讨了氮固定的酶学基础（固氮酶复合物），以及硝化作用、反硝化作用、氮循环中不同步骤的微生物参与者。强调了厌氧氧化氨（Anammox）过程在海洋氮平衡中的关键作用。 --- 第四部分：遗传调控与适应性机制 本部分关注原核生物如何快速响应环境变化，以及其独特的基因组组织和水平基因转移（HGT）能力。 10. 基因表达的调控：从启动子到操纵子： 详细解析了Lac操纵子等经典模型，并扩展到更复杂的转录因子和小RNA（sRNA）调控网络。阐述了在营养胁迫、热休克和渗透压变化下，Sigma因子和RelA/SpoT系统如何快速重编程基因表达。 11. DNA复制、修复与重组： 比较了细菌和古菌DNA聚合酶、解旋酶的结构和功能，突显了古菌与真核生物在DNA复制起始点识别上的趋同演化。深入探讨了SOS反应和错配修复系统如何维持基因组的稳定性，并分析了CRISPR-Cas系统作为适应性免疫系统的起源和运作机制。 12. 水平基因转移（HGT）的生态学与进化意义： HGT是理解原核生物快速适应性的核心。本书详细分析了接合（Conjugation）、转化（Transformation）和转导（Transduction）这三种主要机制，并讨论了HGT如何促进了抗生素耐药性、新代谢通路的获取以及物种间的基因组“混合”。 --- 第五部分：原核生物与地球生物圈的相互作用 最后一部分将视角从单一细胞提升至宏观生态系统，探讨原核生物在维持地球生命支持系统中的不可替代的作用。 13. 微生物生态学：从土壤到深海： 分析了原核生物群落在不同生境中的群落结构、多样性维持机制和功能冗余性。重点关注了极端微生物学（Extremophiles），如嗜热菌、嗜盐菌和嗜酸菌，以及它们对理解生物圈极限的意义。 14. 宿主-微生物互作：微生物组的形成： 详细探讨了共生关系（如根瘤菌固氮）和致病性（如毒力因子和分泌系统）。本书特别关注了对人类和动植物健康至关重要的肠道微生物群落（Microbiota）的定植、结构演化和代谢输出对宿主生理的调节作用。 15. 全球物质循环的控制节点： 综合前述的代谢章节，本部分阐明了原核生物如何通过其关键的生物地球化学循环，精确地控制了大气成分（氧气、甲烷、二氧化碳）的浓度，从而深刻影响了地球的气候和宜居性。 --- 总结与展望 《菌界：生命的早期探索与演化》不仅是对已知原核生物知识的系统性总结，更是一份面向未来的研究蓝图。本书强调了将宏基因组学、单细胞分析与传统培养技术相结合的必要性，并展望了利用合成生物学技术重构早期生命代谢网络的潜力，为理解生命的过去、管理当前的生物圈以及塑造未来的生物技术应用提供了坚实的理论和实践基础。本书的深度和广度，使其成为该领域内不可或缺的基石著作。

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