数以万亿计的细菌、真菌、病毒和单细胞生物在全球大气层的高处传播。科学家们发现它们在天气甚至我们的健康中起着至关重要的作用。

云是我们终生的伴侣。有时它们像飘渺的花丝一样飘过头顶。在其他日子里，它们会使天空变暗，向我们倾泻雨水。但是，尽管我们对这些水蒸气的面纱很熟悉，但它们一直在对我们保密。云实际上是生命的漂浮岛，是来自数千个物种的数万亿种生物的家园。

除了鸟类、蜻蜓和蒲公英种子，空气中还有一大片微生物海洋。

举起无菌的肉汤瓶，让漂浮的细菌沉淀在其中，使透明的肉汤变得浑浊。

人们花了几十年的时间才接受空气生物组的现实。在 1930 年代，一些科学家乘坐飞机飞上天空，拿着载玻片和培养皿来捕捉风中的真菌孢子和细菌。对平流层的气球探险也捕获了那里的细胞。今天，21 世纪的空气生物学家在无人机上部署了复杂的空气采样器，并使用 DNA 测序技术通过基因来识别空气中的生命。研究人员现在认识到，空气生物组是一个巨大的栖息地，只住着游客。

这些访客来自地球表面的大部分地区。每次海浪撞击时，它都会将细小的海水液滴抛向空气中，其中一些水滴携带病毒、细菌、藻类和其他单细胞生物。虽然一些液滴会迅速落回海洋，但有些液滴会被风卷起并上升到天空中，在那里它们可以被携带数千英里。

在陆地上，风可以冲刷地面，使细菌、真菌和其他生物物飞扬起来。每天早上，当太阳升起，水蒸发到空气中时，它也会吸收微生物。森林大火会产生猛烈的上升气流，可以将微生物从地面吸走，并将其从树干和树叶上剥落，随着上升的烟雾将它们向上移动。

许多物种不会简单地等待物理力量将它们发射到空中。例如，苔藓长出一根顶端有一袋孢子的茎，它们像一缕缕烟雾一样释放到空气中。在一个夏天，多达 600 万个苔藓孢子可能会落在一平方米的沼泽上。许多种类的授粉植物每年春天都会释放数十亿个 airbourne 花粉粒，从而发生性行为。

真菌特别擅长飞行。它们已经进化出生物炮和其他将孢子炸到空中的方法，它们的孢子配备了坚韧的外壳和其他适应性，可以承受它们在平流层高处旅行时遇到的恶劣条件。在高达 12 英里（20 公里）的高处发现了真菌，这些真菌在太平洋开阔的海洋之上，被风吹到那里。

苔藓从茎末端的胶囊中向空气中释放大量孢子

据估计，每年约有 1 万亿个细菌细胞从陆地和海洋升到天空中。根据另一项估计，在同一时间内有 5000 万吨真菌孢子通过空气传播。无数的病毒、地衣、藻类和其他微小的生命形式也升到空气中。它们在着陆前会旅行几天是很常见的，在此期间他们可以翱翔数百或数千英里。

在那次冒险中，生物体可能会飞入水蒸气凝结成液滴的空气区域。它很快就会发现自己被其中一个液滴包裹着，上升气流可能会将其带到水团内部更深的地方。它已经进入了云的中心。

科学家们对云中生物的大部分了解都来自一座山顶。它形成于大约 11,000 年前，当时一团岩浆冲向法国中部连绵起伏的丘陵，形成了一座火山，火山喷出熔岩，然后在几百年后进入休眠状态。在过去的 20 年左右的时间里，山顶的气象站配备了空气采样器。这座山如此之高，以至于云层经常覆盖其山顶，使科学家能够捕捉到他们所运送的一些生物。

漂浮在山上空的每一毫米云水中都含有多达10万个细胞。它们的 DNA 显示，有些属于熟悉的物种，但许多是科学界的新物种。

它们可能是细菌生存的特别好的地方——至少对某些物种来说是这样。云是向所有人开放的环境，但只有一些人可以在这里茁壮成长。

在云中，每种微生物都完全孤独地存在，被困在自己的液滴中

对于细菌来说，云就像一个外星世界，与它们通常生活在陆地或海上的栖息地截然不同。细菌通常挤在一起。在河流中，它们可能会长成微生物垫。在我们的肠道中，它们形成致密的薄膜。但是在云中，每种微生物都完全孤独地存在，被困在自己的液滴中。这种隔离意味着云细菌不必相互竞争有限的资源。但是液滴没有太多空间来携带微生物生长所需的营养物质。

一些微生物确实可以在云中生长。在一项研究中，研究人员将云层中收集的样本与他们在晴朗的日子里在山上收集的其他样本进行了比较。研究人员通过比较样本中的 DNA 量和 RNA 量来寻找其活性的线索。活跃的生长细胞会从它们的 DNA 中产生大量 RNA 拷贝，以产生蛋白质。

研究人员发现，云中 RNA 与 DNA 的比例比在晴朗空气中高出几倍，这是细胞在云中茁壮成长的有力线索。他们还发现，云中的细菌会开启对代谢食物和生长至关重要的基因。

为了了解这些细菌如何在云中茁壮成长，研究人员饲养了他们在实验室中捕获的一些物种，然后将它们喷洒到大气模拟室中。一种被称为甲基杆菌的微生物利用阳光中的能量来分解云滴内的有机碳。

换句话说，这些细菌吃云。据估计，云微生物每年在全球范围内分解 100 万吨有机碳。

诸如此类的发现表明，有氧生物组是一种不可忽视的力量——它对大气的化学产生强大的影响。空气生物群甚至会改变天气。

细菌和其他微生物不仅生活在云中，而且还在其形成中发挥作用

当云形成时，它会产生上升气流，将充满水的空气提升到高海拔地区，这些空气足够冷，足以将水变成冰。然后冰又落下。如果靠近地面的空气很冷，它可能会以雪的形式降落。如果天气暖和，就会变成雨。

在寒冷的云中形成冰可能非常困难。即使在远低于冰点的温度下，水分子也可以保持液态。然而，触发冰形成的一种方法是给它们一颗不洁的种子。当水分子粘附在粒子表面时，它们会相互结合，这一过程称为成核。然后，其他水分子锁定在它们上并组装成晶体结构，当它足够重时，它会从天而降。

事实证明，生物分子和细胞壁非常擅长触发降雨。真菌、藻类、花粉、地衣、细菌甚至病毒都可以在云中播种冰。甚至有可能云和生命在一个亲密的循环中联系在一起，不仅仅是生活和吞噬云，而是首先帮助它们形成。

最好的造雨者之一是一种称为假单胞菌的细菌。科学家们不确定为什么这些细菌特别擅长在云中形成冰，但这可能与它们在叶子上的生长方式有关。当冷雨落在叶子上时，假单胞菌可以帮助液态水在比正常情况下更高的温度下变成冰。当冰裂开树叶时，细菌可以享用其中的营养物质。

一些科学家甚至推测，植物欢迎像假单胞菌这样的细菌，尽管它们会造成损害。当风将细菌从植物上吹走并将它们吹到空中时，它们会在头顶上升成云。播种假单胞菌的云层将更多的雨水倾泻在下面的植物上。植物利用水长出更多的叶子，而叶子支持更多的细菌，这些细菌升上天空，刺激云层降下更多的水，以滋养下面的生命。如果事实证明这是真的，那将是一个宏伟的共生关系，将森林与天空连接起来。

对云中生物的研究还提出了一种可能性，即空气中的生物可能存在于其他星球上——即使是那些看起来最不适合生命生存的地方。例如，金星的表面温度足以熔化铅。但覆盖金星的云层要凉爽得多，也许能够维持生命。

假单胞菌常见于土壤和植物中，但它们可能特别适合作为结冰的种子

生命可能在金星历史的早期就出现在金星表面，当时金星更凉爽、更潮湿。随着地球变暖，一些微生物可能已经在云中找到了避难所。它们可能没有沉回地表，而是在大气中上下摆动，乘着洋流漂流数百万年。

我们观察云层时，我们也在关注我们自己对世界的影响。捕获的微生物中的基因时，发现了大量使细菌对抗生素产生耐药性的基因。

在地面上，我们人类刺激了这些耐药基因的广泛进化。通过服用过量的青霉素和其他药物来抵抗感染，我们偏爱能够承受它们的突变体。更糟糕的是，农民给鸡、猪和其他牲畜喂抗生素，以便让它们长成更大的体型。仅在 2014 年，全球就有 700,000 人死于抗生素耐药菌感染。五年后，死亡人数上升到 127 万。

抗生素耐药性的演变发生在人类体内和人类食用的动物体内。然后，具有这种抵抗力的细菌从它们的苗圃中逃脱出来，穿过环境——进入土壤，进入溪流，结果，甚至进入空气。研究人员在漂浮在医院和养猪场周围的细菌中发现了高水平的耐药基因。

风可以将灰尘和微生物带到数百英里甚至数千英里之外

但空气中的耐药基因可以飘得更远。过滤器捕获了丰富多样的耐药细菌。换句话说，耐药基因似乎在城市中漂浮。

在 2023 年对云的调查中，报告发现了携带 29 种不同种类耐药基因的细菌。单个空气传播的细菌可能携带多达 9 个耐药基因，每个基因都对药物提供不同的防御。他们估计，每立方米的云中含有多达 10,000 个耐药基因。漂浮在头顶上的典型云可能容纳超过 1 万亿个云。

云中含有如此多的耐药基因，因为它们可以帮助细菌在那里生存。一些基因通过允许细菌快速将药物从其内部泵出，在它们造成损害之前将其清除，从而提供抗生素耐药性。云中生活的压力可能会导致细菌产生有毒废物，它们也需要快速泵出这些废物。

云层可能能够将这些耐药基因传播到比受污染的肉类和水更远的地方。一旦进入云中，细菌可以在几天内传播数百英里，然后播种雨滴并落回地球。当它们到达地面时，微生物可能会将其耐药基因传递给它们遇到的其他微生物。

在雨中散步时，一个人的脑海中保持着一个发人深省的想法。我们走过自己制造的 DNA 倾盆大雨。

源：BBC