强烈的紫外线辐射、重金属、剧烈的温度波动、稀薄的氧气：有些微生物竟能在人们难以想象的环境中生存。地球微生物学家朱迪思·克拉特博士， 自2022年起任职于马尔堡的马克斯·普朗克陆地微生物学研究所，并担任“地球微宇宙未来中心”研究组组长，她在施泰因米勒向听众娓娓道来，带领大家踏上探索这些微生物“生存大师”的研究之旅。

跨学科研究

题为“极限中的细菌”的学术讲座，同时也是一次追溯最早微生物及生命起源的探索之旅：“这关乎对微生物生命的理解，同时也关乎对生命边界的理解，”朱迪思·克拉特博士说道。 这种理解源于物理学、生物学和化学等多学科的交叉领域。

广泛的时间维度

例如，克拉特博士的研究地点之一就是夏威夷：“我们的研究为我们打开了一扇窥探地球历史的窗口，其时间跨度长达45亿年，”这位研究人员介绍道，从而向听众阐明了所研究的时间维度。 在此过程中，环境科学相关主题也屡屡融入研究工作，有助于我们更好地理解地球演化历程中大气最高温度、氧气含量及二氧化碳含量的波动。 据克拉特博士称，这两者都与“全球微生物组”密切相关。

分子生物学基础

极端环境不断为科研和研究团队开辟新的研究领域。 例如，分子生物学的基础成分正是从极端高温或低温栖息地的微生物中分离出来的：比如用于聚合酶链式反应（PCR）的酶，这也为法医学中的亲子鉴定和DNA指纹技术奠定了基础。 此外，蓝藻等微生物过去和现在都为氧气的产生做出了贡献，并在前寒武纪时期对大气中氧气的富集起到了关键作用。 蓝藻是单细胞生物，生活在淡水和咸水中，通过光合作用获取能量，这与我们的绿色植物类似。 在此过程中产生的氧气会从“微生物垫”中逸出，克拉特博士的团队便能借助微型传感器等设备对其进行测量。

在最严苛的条件下开展研究

“在野外工作可能很艰难，”这位演讲者回忆道，例如她曾在海拔3000米的高安第斯山脉进行过一次研究考察。 距离最近的超市需要24小时才能到达，这使得研究团队除了要通过复杂的方法解答研究问题外，还面临着自给自足这一艰巨任务。迄今为止，尚未在该地区发现微生物能够稳定生存。因此，仅凭氧气并不能作为生命存在的可靠标志。

令人印象深刻的照片

在马尔堡的马克斯·普朗克陆地微生物学研究所，研究团队将实地考察中遇到的极端环境条件也搬到了实验室中进行模拟。 “虽然无法完全再现实地考察中遇到的自然环境状态，但这仍然使我们能够非常逼真地研究极端栖息地内的巨大动态变化，甚至可以进行长期观察，” 朱迪思·克拉特博士解释道。她用令人印象深刻的照片佐证了自己的讲解，并凭借这场演讲在学生中引发了极大的热情。

杰出女研究员

朱迪思·克拉特博士通过自己的工作，为马尔堡成为顶尖科研重镇做出了贡献。例如，2024年，她获得了欧洲研究理事会颁发的“ERC起步资助”。

该报告是马尔堡马克斯·普朗克陆地微生物学研究所与中黑森州学生研究中心（SFZ）合作举办的“Microbes for Future”系列讲座的一部分。

科学报告将继续进行。

（安吉拉·海涅曼 / 斯文-A·弗赖伯特博士）

将复杂的问题以适合听众的方式传达出来——这在最佳情况下属于教授、讲师以及教师的胜任能力范畴。 基于此，斯坦米勒学校校长比约恩·格默（Björn Gemmer）特别赞扬了来自马克斯·普朗克陆地微生物学研究所的马尔堡生物学家兼化学家托比亚斯·埃尔布（Tobias Erb）教授，以表彰他在斯坦米勒学校举办的公开讲座。

约100名感兴趣的人士前来聆听了题为“微生物能量——应对气候危机的新途径”的专题报告。 在礼堂里，不仅有Q2和Q4年级生物学进阶课程的学生、Q4年级基础课程的学生，以及校外的感兴趣人士，还有来自施泰因米勒（Steinmühle）的“plus-MINT”小组全体成员。

微生物学在多大程度上有助于降低大气中的二氧化碳含量？

这是本次专题讲座的主题，生物和数学教师斯文·弗赖伯特博士——同时也是施泰因米勒学校“Plus-MINT”辅导团队的成员——对此总结道：

“陆地微生物群落”在碳循环中发挥着极其重要的作用。碳的固存——包括人为产生的二氧化碳——绝大多数是由陆生植物和水生微生物完成的。 后者主要栖息于全球各大洋中。然而，微生物固碳的效率并不高。由于在地球历史的早期和晚期，二氧化碳的可用性都相对较高，因此过去和现在都不存在显著提高固碳效率的进化压力。

微生物学——或者更确切地说，在此情况下是合成微生物学，尤其是以托比亚斯·埃尔布（Tobias Erb）教授为核心的研究团队——现已将这一效率“问题”作为其研究的重点。 研究目标是借助微生物学、遗传学和生物化学方法，鉴定并分离微生物的代谢途径，并提高其效率，最终将这些“分子机器”用于人工二氧化碳固定。 需要特别说明的是：研究目标绝不是将人工合成的微生物释放到环境中！

埃尔布教授团队的另一种研究思路是，对大规模种植的农作物进行基因改造，使其能够更高效地固定二氧化碳。 这样做一方面能从大气中大量吸收人为产生的二氧化碳，另一方面还能显著加快植物的生长速度，从而大幅增加粮食供应，进而有助于全球粮食安全。“一举两得”！

全场观众全神贯注

听众全程聚精会神地聆听演讲者发言，这并非常态。托比亚斯·埃尔布却成功地在整场近45分钟的演讲中，始终吸引了听众的高度关注。 他恰到好处地平衡了专业性和通俗性，而在随后约30分钟的问答环节中，很明显他已通过演讲内容“打动”了听众。

最后，埃尔布特别称赞了施泰因米伦学校学生们表现出的浓厚兴趣，以及他们提出的问题的质量。

演讲者激发了大家对科研的兴趣

埃尔布教授首先介绍了位于马尔堡的马克斯·普朗克研究所，指出它是全球86所马克斯·普朗克研究所之一。他特别强调了该研究所的研究质量，这一点从其获得的众多奖项——甚至包括数项诺贝尔奖——中可见一斑。 这位科学家重点介绍了国际研究团队的工作，并激发了听众对自然科学研究的兴趣。

中黑森州学生研究中心作为主办方

活动尾声，施泰因米伦学校校长比约恩·格默不仅向主讲人托比亚斯·埃尔布教授以及担任新闻官的弗吉尼亚·盖泽尔博士表示感谢，还向作为活动发起方和主办方的中黑森学生研究中心致谢。 作为该组织的一员，斯坦米勒学校将承办“Microbes@School”系列讲座中的四场讲座。

（Gem / S. Freib 博士 / Heinm）