在离你最近的土块里挖一茶匙，你会发现里面含有更多微生物比地球上的人还多。
我们知道这一点实验室研究分析从野生微生物中采集的地球样本，以确定我们脚下的世界中存在哪些形式的微观生命。
问题是，这样的研究实际上并不能告诉我们这个由真菌、鞭毛虫和变形虫组成的地下王国是如何在地下运作的。
由于这些研究需要将土壤从其环境中去除，因此破坏了土壤微生物赖以生存的泥土、水和空气的脆弱结构。
这促使我的实验室开发出一种方法来监视这些地下工作者，他们对于他们的角色来说是不可或缺的。有机物回收剂，而不干扰它们的微栖息地。
我们的研究揭示了土壤微生物居住的黑暗、潮湿的城市。 我们发现了由小型高速公路、摩天大楼、桥梁和河流组成的迷宫，微生物在这些迷宫中寻找食物，或避免成为某人的下一顿饭。
这个了解地下发生的事情的新窗口可以帮助我们更好地欣赏和保护地球日益受损土壤。
机器人土壤
在我们的研究中，我们开发了一种新型的“机器人土壤”，它是一半天然、一半人工的。 它由微工程芯片组成，我们要么将其埋在野外，要么在实验室中用土壤包围，以便有足够的时间让微生物城市在泥土中出现。
这些芯片实际上就像通往地下的窗户。 该芯片是不透明土壤中的透明斑块，被切割以模仿实际土壤的孔隙结构，这些结构在微生物所经历的规模上通常是奇怪且违反直觉的。
与我们所熟悉的宏观世界相比，不同的物理定律在微观尺度上占据主导地位。
水附着在表面，静止的细菌被水分子的运动推动。 气泡形成难以逾越的障碍对于许多微生物来说，由于它们周围水的表面张力。
一旦我们将芯片植入土壤中，我们就可以观察微生物在分解过程中鱼贯而过，揭示它们的相互作用、它们的食物网，以及不同的微生物如何设计它们周围不断变化的微生境。
真菌高速公路
当我们挖掘出第一块芯片时，我们遇到了各种各样的单细胞生物，线虫， 微小的节肢动物，以及我们土壤中存在的细菌种类。真菌菌丝，像植物根一样在地下挖洞，快速成长进入我们的机器人土壤孔隙的深处，在真实的土壤和我们的芯片之间建立直接的生命联系。
这意味着我们可以研究一种仅在实验室研究中已知的现象：“真菌高速公路“沿着哪些细菌”搭便车“通过土壤传播。
通常有细菌通过水分散，因此通过使我们的一些芯片充满空气，我们可以观察细菌如何走私自己沿着真菌菌丝的摸索进入新的毛孔。
没想到我们还发现了很多原生生物？ 既不是动物、植物也不是真菌的神秘单细胞生物？ 在菌丝周围的空间中。 显然他们也在真菌高速公路上搭便车？ 迄今为止完全未被探索过的现象。
因为我们研究了我们的机器人土壤碎片内的数百条可能的路径，包括数千个单独的孔隙空间，所以我们还可以量化这种情况经常发生。
这表明菌丝必定是多种游动微生物传播的重要载体，使它们在地下微型城市觅食时具有重要优势。
地下工程
在我们的研究中，我们还想探索微生物城市的设计方式和方式。
我们可以做到这一点的一种方法是观察土壤矿物质如何进入我们的芯片，在我们放置在地下的人造结构内创造出真实的土壤空间。
当我们的薯片开始干燥时，我们目睹了水是如何通过土壤孔隙被吸走的：土壤微生物经常暴露在雨水和阳光破坏其微小世界的过程中，形成一场水运动的海啸。
由此产生的土壤矿物质模式看起来就像我们宏观世界中的河床系统。
塑造土壤微生物栖息地的不仅仅是物理力量。 凭借其强大的菌丝尖端，真菌通常表现得像“生态系统工程师“，用它们的细胞打开通道并堵塞其他人。它们负责微生物大都市中的许多街道、大道和桥梁。
更令人惊讶的是，我们发现其他不太“强大”的生物也会改变土壤的微观结构。
A纤毛虫例如，它拥有用于运动的细小的毛发状延伸物，也可以通过其旺盛的觅食来推土推土。
土壤、科学与社会
我们的机器人土壤研究最终有助于将野外生态学与受控实验室研究联系起来。 它结合了研究现实、复杂的土壤生物群落的优势，同时仔细控制和调整养分供应或温度等因素，以便我们能够了解土壤及其微生物对地面变化的反应。
但还有另一个好处。 我们相信，观察土壤的隐藏世界及其有趣的居民可以帮助人们在情感上融入这个重要的生态系统。
其他生态系统早已有有魅力的动物代表保护倡议。
另一方面，土壤仍然与污垢有关和肮脏。
然而土壤支持我们 95% 的粮食产量。 他们储存超过两次碳的含量比生物圈和大气层的总和还要多。
我们想表明，当你把茶匙挖进土里时，你正在挖掘一个令人兴奋的秘密大都市的上游，其中包含四分之一地球的物种。 勺子里的可爱生物并不脏：它们正在悄悄地提供重要的生态系统服务，支持地面上的所有生命。 这些土城居民是急需以获得更好的保护。
