地球这么大究竟有多少物种？科学家告诉你：比宇宙中的星星还多！

几个世纪以来，人类一直在努力探索和描绘地球生物多样性的总和。科学家和博物学家已经对所有大陆和海洋的物种进行了分类，从地壳深处到最高的山脉，从最偏远的丛林到人口最密集的城市。这一伟大的努力揭示了进化所带来的形式和行为，同时也为理解共同的生命起源奠定了基础。最近，我们的星球被认为居住着近1000万种物种(107种)。尽管这一数字并不小，但这一估计几乎完全是基于肉眼可见的物种。

那么像细菌、古生菌、原生生物和真菌这样的小物种呢?总的来说，这些微生物类群是地球上最丰富、分布最广、进化时间最长的生命形式。它们对全球生物多样性的贡献是什么?如果算上微生物的话，最近的研究表明地球上可能有1万亿(1012)种物种，如果这是真的，那么通过巨大努力发现的地球生物多样性只占地球上所有物种的千分之一都不到。

即使在最普通的栖息地，估算微生物的多样性也面临着一系列独特的挑战。一个多世纪以来，科学家们通过在培养皿中培养微生物物种，然后描述它们的细胞特性，以及它们的生理特性，如热耐受性、它们消耗的基质或它们产生的酶，以此来鉴定微生物种类。这类方法大大低估了微生物多样性，不仅是因为培养绝大多数微生物很困难，还因为不相关的微生物物种也可以发挥类似的功能，而且不太可能通过外表来区分。

在20世纪90年代中期，越来越多的微生物学家开始放弃培养技术，转而通过从海水、树叶表面、湿地沉积物甚至淋浴喷头内部的生物膜中提取核酸(DNA)来直接测序鉴定生物。在过去的十年里，这些方法得到了极大的改进，使得数以百万计的单个微生物可以同时被取样。通过这种高通量的方法，我们了解到，一克农业土壤通常可以包含10000多种物种。同样，我们知道近10万亿(1013)的细菌细胞构成了人类的微生物群。这些微生物不仅有助于宿主的消化和营养，也代表了其免疫系统的延伸。放眼地球之外，在地壳、大气、海洋和冰盖的深处都发现了微生物。总的来说，地球上微生物细胞的估计数量大约在10000009(1030)左右，这个数字超出了人们的想象，也超过了宇宙中恒星的估计数量。自然地，这就引出了一个问题，到底有多少物种可能存在在地球。

地球上几乎每个生态系统都有长长的物种名单，每年都有近2万种动植物被发现。这些物种中有许多是甲虫，但关于啮齿动物、鱼类、爬行动物甚至灵长类动物的新发现也并不少见。尽管令生物学家和公众都感到兴奋，但新出现的动植物物种每年仅占物种总数的2%左右，这一迹象表明，我们对地球上这些生物进行的普查可能是近乎完全的了。

与之形成鲜明对比的是，在微生物世界中，包含数不清的物种的深层谱系正在被迅速描绘。几年前，科学家在科罗拉多州的一个含水层中发现了35个新的细菌门;门是一个广泛的群体，包含成千上万的微生物，甚至是数以百万计的相关物种。在这一含水层中发现的细菌门占地球上所有以前确认的细菌门的15%。在此背景下，人类属于脊索动物门，但也有65000多种其他动物拥有脊索动物(或骨杆)，包括哺乳动物、鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和被囊动物。这些发现表明，就微生物生物圈的多样性而言，我们只是冰山一角。

理想情况下，如果我们要对全球生物多样性进行评估，应该就物种的构成达成一致。对于植物和动物来说，物种通常被定义为一组能够交配并产生可繁殖后代的生物。不幸的是，这个定义对于分类微生物物种并不是很有用，因为它们是无性繁殖的。(微生物可以通过被称为“水平基因转移”的过程，在基因相似的个体之间转移基因，这种过程类似于有性繁殖生物的重组。)

尽管如此，仍有一些基于共同祖先的分类方法，可以从遗传数据中推断出来。最常用的描述微生物分类单元的技术包括核糖体RNA 基因序列的比较。这种基因参与构建核糖体，核糖体是所有生命形式中蛋白质合成所需的分子机器。通过比较序列之间的相似性，科学家可以识别出不同的类群，而不需要在实验室中培养它们或者费力地描述它们的生理或细胞结构。但对这种基于RNA的微生物分类相关的许多警告中，有一个警告是它可能低估了物种的真实数量，如果是这样的话，那么最近关于地球上可能有1012个物种的预测虽然数量惊人，但也只可能是一个保守的估计。

了解地球上微生物种类的数量可能对提高我们的生活质量具有实际意义。利用生物多样性的前景可能会刺激替代燃料的开发，以满足日益增长的能源需求，为快速增长的人口提供新作物，以及对抗新出现的传染病的药物。但我们想知道我们与多少物种共享地球也许有一个更基本的原因。从文明开始的时候，我们这个物种的生存就依赖于对植物、动物和微生物的试验和错误，我们试图从这些试验和错误中收获、驯化或避免。我们对生物多样性的兴趣也反映了对自然世界和我们在其中的地位的内在好奇心。无论是赞美、保护、改造还是开发，人类从未试图对居住在地球上的其他物种视而不见。