本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
來自南極洲的最新溫度讀數讓世界深思，同時發現南極洲西部冰架 70% 已經融化。隨著地球日的臨近，關於氣候變化的討論往往集中在氣溫和海平面上升、更強烈的風暴和農業中斷上。但一個關鍵角色一直缺席這場對話：地球的微生物。
我們不斷看到與人類微生物組相關的新聞報道。也就是說，數萬億微生物生活在我們的腸道和身體上，它們對我們的健康和福祉至關重要，但受到現代生活的威脅。我們的星球也有一個微生物組，一個生活在地球地殼和水道中的千千萬萬億微生物，這在保持我們星球健康方面是類似的——並且同樣受到人類活動的威脅。
這些微生物在地球上創造了恰到好處的條件來支援更高階的生命形式，並最終支援人類。早期地球的氧氣為零，二氧化碳為 98%。我們可呼吸的空氣的出現是因為微生物在大約 40 億年前發明了光合作用，這消耗了大部分二氧化碳並導致了氧氣的產生。當人類出現時，地球大氣層中含有 21% 的氧氣和 0.03% 的二氧化碳。
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如果沒有微生物發展光合作用，地球將幾乎像金星一樣炎熱且沒有空氣。即使在今天，雖然我們通常認為植物負責光合作用，但全球約 50% 的光合作用仍然是由微生物進行的，主要是在海洋中。
我們大多數人在學校生物課上沒有學到這些。也許我們整理了那些從宇宙大爆炸開始到人類結束的24 小時時間線之一。科學教育常常忽略微生物在使地球上的生命成為可能方面所起的作用，但如果沒有數千年來微生物驅動的變化，我們就不會在這裡。
然而，人類在改造我們周圍世界方面的創造力和聰明才智在極短的時間內強加了變化。我們已經從微生物手中奪取了控制權。
地球的微生物組花了 40 億年才慢慢地扭轉二氧化碳與氧氣的比例；在過去的 150 年裡，人類已經將大氣中的二氧化碳含量從 0.03% 增加到 0.04%。這種變化發生的速度比過去 40 億年發生的快 2,700 倍。
科學界和其他相關人士正在想知道我們的星球將如何應對這種變化。但是地球的微生物組將如何應對？畢竟，微生物對現狀沒有既得利益。對於其中一些微生物來說，最佳條件可能與有利於人類健康和福祉的條件大相徑庭。
一個很好的例子是採礦產生的酸性礦山排水。當我們挖過表層土壤和植被時，氧氣會滲透到地表下含有硫化物的煤或富含金屬的礦石中。這會喚醒並餵養休眠的微生物，這些微生物會氧化與煤和金屬共存的鐵和硫沉積物。在此過程中，微生物會產生酸，酸會滲入土壤並最終滲入水道。
通常，這些微生物數量很少，並且受到表土和植被的保護，免受氧氣侵害。採礦剝奪了這一點，使產酸微生物得以茁壯成長和繁殖。酸性礦山排水已威脅到僅在美國就超過 12,000 英里的河流和水道。每天花費約 100 萬美元來處理它。一旦這個過程開始，就很難停止，並且必須永久進行處理。
我們所做的一切，從採礦到化石燃料的燃燒再到大規模農業，都在改變地球的微生物組。科學家們幾乎不瞭解我們目前是如何影響它的。例如，我們不知道微生物的變化將如何影響我們種植植物和牲畜的能力——即我們吃的食物。我們不知道氣候變暖將如何改變導致傳染病的微生物的生存模式。我們才剛剛開始意識到，永久凍土土壤的大規模變暖可能會釋放出迄今為止冷凍的微生物食物寶藏，從而以比目前存在的速度更快的速度增加二氧化碳排放和氣候變暖。瞭解地球的微生物組是一項可以與登月或開發癌症療法相媲美的挑戰。
直到最近，美國還在引領這些挑戰。但是，包括國立衛生研究院和國家科學基金會在內的研究機構的資金停滯不前。延續這一趨勢，眾議院預算委員會最近投票反對一項在未來十年內向國立衛生研究院增加 510 億美元資金的修正案。這次投票表明對科學研究工作的重要性目光短淺。
正如我們的祖母可能告訴我們的那樣，預防勝於治療。我們需要再次承擔起責任，重新增加對科學和研究的投資，以應對氣候變化帶來的挑戰，首先要了解地球的微生物組。