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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:1198

译者:

出版时间:2006-10

价格:$ 791.00

装帧:HRD

isbn号码:9780387254937

丛书系列:

图书标签:

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

菌界史诗：从生命起源到现代生物技术的宏大叙事 一部跨越数十亿年的微生物世界探索之旅 微生物，这个肉眼不可见的庞大王国，构成了地球生命系统的基石。它们既是地球生态平衡的无声调控者，也是塑造地质演化的原始力量。本书并非聚焦于某一个特定类群的专著，而是一部宏大叙事，旨在勾勒出真核生物出现之前、乃至之后生命演化史上，原核生物（即细菌和古菌）波澜壮阔的历程、多样性、生理机制及其在环境、工业和医学领域中的核心地位。 本书的叙事结构遵循时间线与功能分类相结合的逻辑，力求为读者构建一个全面、立体的“菌界”全景图。 --- 第一部：史前巨浪——生命的黎明与原核生物的崛起 本部分将读者带回地球历史的开端——太古宙，探讨生命如何在极端、贫瘠的环境中孕育而生。 1. 生命的起源：从无机物到细胞 我们将详细考察早期地球的化学环境，包括米勒-尤里实验的理论基础、RNA世界假说以及“深海热液喷口”等关键地点的生命起源模型。重点在于探讨最早的原核细胞如何形成自我复制和新陈代谢的能力，并从化学自组织进化为具有膜边界的生命实体。 2. 蓝细菌的革命：大氧化事件 原核生物历史上最重大的事件莫过于蓝细菌（Cyanobacteria）的出现及其引发的“大氧化事件”（The Great Oxidation Event, GOE）。本章将深入分析光合作用的分子机制，及其如何将地球大气从还原性转变为氧化性。我们会讨论这一事件对早期化能自养生物的巨大冲击，以及它如何为后续需氧生命的繁盛铺平道路。我们还将探讨最早的叠层石（Stromatolites）遗迹，作为这些早期生命形式的物质证据。 3. 古菌的隐秘王国：极端环境中的生存法则 与细菌并列为原核生物的两大支柱——古菌（Archaea），在地球的极端角落扮演着不可或缺的角色。本章将聚焦于古菌在嗜热、嗜盐、嗜酸/碱环境中的适应性策略。特别是对产甲烷菌（Methanogens）的研究，解析它们独特的能量代谢途径，以及在厌氧沉积物和地壳深处生态系统中的作用。我们将对比古菌与细菌在细胞壁结构、转录和翻译机制上的根本差异，以理解它们在生命之树上独立分支的生物学意义。 --- 第二部：多样性的展开——形态、代谢与生态位 随着地球环境的稳定，原核生物开始了其惊人的功能性分化。本部分旨在系统梳理原核生物在结构和功能上的百科全书式的多样性。 4. 细菌的形态与运动：结构上的精妙设计 我们将详细审视细菌的细胞结构，包括但不限于：革兰氏染色法的原理与意义、鞭毛的结构与驱动机制（与真核生物鞭毛的趋同进化对比）、菌毛（Pili）的功能，以及细胞壁肽聚糖（Peptidoglycan）合成的复杂调控。通过对不同形态（球菌、杆菌、螺旋菌）的分析，揭示形态如何适应特定的生存环境和营养获取策略。 5. 代谢的无限可能：能量获取的频谱 原核生物的代谢能力远超真核生物的想象。本章是本书的核心之一，它将分类介绍： 光能利用： 不仅仅是氧气光合作用，还包括不产氧光合作用（如硫细菌）。 化能营养： 涉及复杂的电子传递链，如硝化作用（Nitrification）、硫氧化作用（Sulfur Oxidation）和铁氧化作用（Iron Oxidation）。 氮循环的核心： 固氮作用（Nitrogen Fixation）的生物化学机制，解析固氮酶（Nitrogenase）在厌氧条件下如何将大气氮转化为氨，这一过程对全球生物圈的意义。 6. 微生物群落的相互作用：共生、竞争与寄生 细菌并非孤立存在。本章探讨原核生物之间以及与其他生命形式的复杂关系。我们将深入研究共生关系（如根瘤菌与豆科植物）、拮抗作用（抗生素的产生与作用机制），以及对宿主产生致病性的寄生策略。此外，群体感应（Quorum Sensing）这一细胞间通讯系统，将作为理解细菌社会行为的关键切入点进行阐述。 --- 第三部：隐秘的联系——基因、水平转移与进化动力学 原核生物的进化速度和适应性，很大程度上归功于其独特的遗传机制。 7. 原核生物的基因组学：简洁与效率 对比真核生物庞大的基因组，原核生物的基因组展现出极高的密度和编码效率。我们将分析细菌和古菌的染色体结构、复制起始点，以及质粒（Plasmids）在基因功能补充中的重要性。同时，我们将探讨转座子（Transposons）等移动遗传元件在基因组重排中的作用。 8. 基因的快速流动：水平基因转移（HGT） 水平基因转移是理解原核生物快速适应环境变化的关键。本章将详细解析三种主要的HGT机制：接合（Conjugation）、转化（Transformation）和转导（Transduction）。我们将结合具体的案例，阐明HGT如何促使耐药性基因在不同细菌物种间传播，从而深刻影响生态学和医学。 9. 病毒与噬菌体：驱动进化的力量 噬菌体（Bacteriophages）是原核世界中最普遍的生命形式。本章将探讨噬菌体的生命周期（裂解周期与整合周期），及其在选择压力下对细菌群体基因库的重塑作用。我们还将讨论CRISPR-Cas系统作为细菌的适应性免疫防御机制，以及它如何成为现代基因编辑技术的灵感来源。 --- 第四部：环境工程师与现代应用——原核生物的全球影响 原核生物的影响力早已超越了微观层面，它们是地球生物地球化学循环的实际执行者，也是现代生物技术的核心工具。 10. 生物地球化学循环的调控者 本书将系统梳理细菌和古菌在关键元素循环中的角色： 碳循环： 异养分解者如何回收有机物，以及光合自养菌如何固定二氧化碳。 硫循环： 从还原硫化物到氧化硫酸盐的完整生物过程。 重金属的生物地球化学： 微生物对环境中毒性金属（如汞、砷）的氧化还原、生物富集和生物修复能力。 11. 微生物在环境修复中的应用 本章着眼于生物修复（Bioremediation）的实践。我们将探讨微生物如何被用于降解石油泄漏、处理持久性有机污染物（POPs），以及在污水处理厂中扮演的“生物净化器”角色。重点将放在如何鉴定和优化这些“超级降解者”。 12. 工业与医学的无名英雄 原核生物是现代生物工程的支柱。本章将概述： 发酵工业： 从传统的酸奶、泡菜制作，到现代利用基因工程菌株生产氨基酸、维生素和生物燃料（如丁醇）。 模式生物与生物技术工具： 以大肠杆菌（E. coli）为例，解析其作为蛋白质表达系统、基因克隆载体的重要性。 益生菌与宿主健康： 探讨肠道微生物群落（Gut Microbiota）对宿主代谢、免疫和神经系统调控的复杂影响。 --- 结语：展望未来 本书的最后一章将总结原核生物研究的当前挑战，包括尚未培养的“微生物暗物质”（Microbial Dark Matter），以及如何利用宏基因组学（Metagenomics）等前沿技术，揭示那些在培养皿中无法生长的微生物的巨大潜力。它强调，对原核世界的深入理解，是解决未来能源、环境和健康危机的关键所在。

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