Хотя эта тема все еще обсуждается, жизнь, вероятно, произошла из подводной среды в гидротермальных вентиляционных системах. На пути эволюции в нашей биосфере долгое время полностью доминировали микробы. Человек развивается вместе с этими микроорганизмами. Следовательно, влияние микроорганизмов можно обнаружить во всех аспектах биологии человека. Более 65% наших генов происходят от бактерий, архей и одноклеточных эукариот, включая те гены, которые ответственны за взаимодействие между хозяином и микробом. В последнее время микробиота стала рассматриваться как новый орган человека.
Наряду с промышленной революцией наша морская экосистема пострадала от серьезных загрязнений. Микропластики представляют собой крошечные пластиковые частицы (<5 мм), которые отравляют морских обитателей. Поскольку эти микропластики очень трудно разложить, предсказывается, что к 2050 году микропластов будет больше, чем рыб в океане. Поскольку морские отложения рассматриваются как стоки микропластов, а морские микробы являются ключевыми обитателями морских отложений, следует уделять больше внимания взаимодействию между микропластиками и морскими микробами. Поиск морских бактерий, которые могут переваривать микропластики, является одним из решений для очистки морской среды. Например, была выделена утилизирующая полиэтилентерефталат (ПЭТ) бактерия Ideonella sakaiensis. Он может прилипать к ПЭТ и секретировать ПЭТ-гидролазу для целевых сложноэфирных связей. Затем образуется моно- (2-гидроксиэтил) терефталевая кислота, которая быстро гидролизуется МГЭТ-гидролазой до мономеров, терефталевой кислоты и этиленгликоля . Недавно была определена структура ПЭТазы из I.sakaiensis и предложен каталитический механизм. Кроме бактерий, были выделены и охарактеризованы многие грибы, которые могут разрушать полиэтиленовые микропластики. Изучение динамики микробных сообществ имеет важное значение. Исследование показало, что формирование биопленки бактериального и грибкового сообщества на пластиковом мусоре может быть затруднено в естественной среде. По мере роста знаний мы могли бы создать микробную платформу для биологической переработки ПЭТ.
Морские водоросли, фиксирующие избыток СО 2, являются перспективным сырьем для производства биотоплива. Была выделена новая теплолюбивая бактерия Defluviitalea phaphyphila Alg1 из прибрежных отложений, и была проанализирована система деградации водорослей Alg1. Alg1 способен непосредственно ферментировать 5% необработанного порошка морских водорослей для получения 10 г / л этанола при 60 ° C. Альгинат является одним из трех основных сахаров бурых водорослей (два других - маннит и ламинарин), которые могут деполимеризоваться полисахаридными лиазами посредством реакции β-элиминирования. Хотя многие альгинатлиазы были охарактеризованы, некоторые из них являются термофильными. Альфинатлиаза семейства 6 термофильных полисахаридных лиаз из Alg1 была очень интригующей. Были обнаружены замена аспартата глутаматом и связывание кальция, приводящее к усилению аффинности к субстрату, что может быть результатом термофильной адаптации.
Повышенное парциальное давление CO 2 (pCO 2) приводит не только к глобальному потеплению, но и к подкислению океана. К концу 21 - го века, Н+ концентрация поверхностных океанов будет в два раза, как у доиндустриального океана. Как подкисление океана влияет на эволюцию морских микробов, до сих пор нет убедительных доказательств. На данный момент лишь немногие биоминерализующие микробы имеют глубокие исследования эволюционных реакций на глобальные изменения климата. Однако это подкисление оказывает комплексное воздействие на океанические циклы углерода, азота, фосфора и кремния, изменяя физиологию микробов. Например, азотфиксация и рост цианобактерий Trichodesmium spp уменьшается в подкисленной среде, хотя они могут быть усилены высоким pCO 2. Хотя фитопланктон, скорее всего, будет накапливать больше биомассы, он подвергнется стрессу железом, вызванному подкислением океана. Таким образом, влияние подкисления океана очень неопределенно. В будущем мы должны продолжать наблюдать за последствиями подкисления океана для морской жизни. Между тем, поскольку водоросли могут разъединяться как поглотитель CO 2, развитие индустрии водорослей будет одним из способов снижения pCO 2.
Микробиом сегодня восходящая наука. Многие связанные проекты были запущены, например, проект «Микробиом Земли». Используя этот мощный инструмент, мы можем быстро проанализировать структуру морских микробных экосистем и влияние деятельности человека на эти экосистемы. Кроме того, данные метагенома ускорят изоляцию новых микробов и генов, которые помогут нам глубоко понять океан.