广袤的海面占据地球面积的70.8%，虽然人类很多食物和资源取自海洋，但人类对海洋既熟悉又陌生。浩瀚的海洋之中生活着多少种生物，至今依然是未解之谜。
　　海洋是个极为精彩又多样的生物世界。调查发现，神秘的海洋几乎到处都有动物、植物和微生物，构成复杂的生物群落。随着地理位置、海床结构、海洋深度等因素变化，不同环境的海洋中，生物群落的种类、结构、数量、个体大小、形态、生理特性等都不同。
　　人们在关注海洋生物和环境的时候，往往重视的是动物和植物，而忽略了微生物。客观地说，海洋微生物是海洋生态系统不可或缺的组成部分。
　　0.1毫米以下，只能用显微镜才能看到的生物，称为微生物。微生物的种类有病毒、细菌、真菌、原生虫、藻类和大型真菌。
　　海洋微生物的特点可以用“个子小”“吃得多”“繁殖快”来概括。最小的病毒有20纳米，最小的细菌有1000纳米。1010个细菌堆在一起的体积只有1立方厘米大小。像大肠杆菌1小时可消耗其体重2000倍的糖。理论上，如果营养充足，1个细菌48小时可变成2.2×1043个。
　　海洋微生物大多数是生产者。参与海洋物质生产、消费、传递、沉降、分解和转化的全过程，为海洋动植物的生存提供良好的环境和资源。
　　除此之外，海洋多数微生物具有分解有机物质的能力，能将有机物分解成氨、硝酸盐、磷酸盐以及二氧化碳等，为海洋植物提供营养物，对海洋无机营养再生起了重要的作用。海洋中具有光合作用的微生物利用简单无机物合成有机物和氧，有利于其他生物生存。
　　地球上近乎一半的光合作用由海洋微生物完成。微生物使碳渗透到深层海洋，和大气分离数千年。
　　由此看来，海洋微生物在海洋的物质循环、环境维护和食物链中起到关键作用。
　　与陆地相比，海洋环境具有高盐、高压、低温和营养稀少的特点，海洋微生物长期在复杂的极端环境繁衍生息，形成了嗜盐性、嗜冷性、嗜压性、低营养性、趋化性、附生性、发光性等独有特性。具有以上特性的微生物称为海洋极端微生物。
　　海水平均盐度为3.5%，这就造就了海洋微生物的嗜盐性，没有钾、钠、钙、镁、硫、磷、卤和其他微量元素则不能生长。
　　由于90%的海洋水温度在5℃以下，多数海洋微生物生活在较低温度下。超过37℃即停止生长或死亡。
　　在O℃以下能够生长繁殖的微生物称为嗜冷菌，0～5℃生长繁殖的微生物称为耐冷菌。这些嗜冷菌和耐冷菌一般生活在高纬度海洋、极地和深海中。
　　俄罗斯南极科考站的科学家曾从3500米的冰层中取得冰芯，在严格的无菌条件下分离。发现了细菌、酵母、真菌和藻类，证明在低温环境存在嗜冷的微生物。这些微生物中有许多从融冰和冰层下的岩石及沉积物中获得营养源。
　　世界56%的海洋环境处于100～1100大气压下，嗜压是海洋微生物独有的特性。浅海微生物一般只能耐受较低的压力，而深海嗜压真菌只能在高压环境中生长。
　　海水营养物质稀薄，大部分海洋微生物不能培养，少部分需在营养贫乏的培养基上培养。在营养丰富的培养基上有的根本不能生长。
　　嗜热菌通常被用于生产乙醇。这项技术通常有以下应用：用热纤梭菌和乙醇嗜热厌氧菌混合发酵生产乙醇；将嗜热芽孢杆菌敲除乳酸脱氢酶基因，用于高温乙醇发酵。
　　此外，极端嗜酸和嗜热菌可用于去除煤炭中有机和无机硫化物，减少煤炭燃烧产生的二氧化硫，减少空气污染和酸雨酸雾的影响。
　　在石油开采方面，一般石油开采的采出率只有30%～40%，而将具有分解石蜡能力的嗜热、耐压、嗜盐、厌氧菌的培养物与水一同注入油井中，可使石油采出率增加50%。
　　正是这一特点使得嗜压菌可以应用于石油开采。嗜压菌可以产生酸，增加岩石空隙和渗透性，从而提高地下压力、降低原油黏度、提高原油渗透力；它可以产生表面活性物质和乳化剂，降低岩石、水、油的表面张力，形成原油和水乳浊液；它还可以产生醇、酮、醛，溶解岩石空隙中的原油，降低原油黏度。
　　面对日益增加的海洋石油污染风险，海洋微生物还能发挥降解石油，解除污染的作用。能够降解石油的微生物有200多种，分属于70多个属，其中细菌约占40个属，在海洋生态系统中占主导地位。
　　嗜酸菌能够将硫化物或硫氧化成硫酸，硫酸即可以将矿石中的铁、铜、钴、镍、锌、锡、铀等金属溶解提取出来，进行回收。嗜酸菌的这一“冶金”特性对贫矿和多组分矿的综合利用做出了贡献。同理，嗜酸菌还可以处理重金属污染的土壤，铜、锌、镍、镉的去除率可达80%以上，成本比传统的酸处理法低得多。
　　在过去几十年间，学术界相继展开了海洋微生物抗肿瘤、抗病毒、抗心血管病、抗艾滋病等活性成分研究，从中发现了6000多种产物。事实证明，海洋微生物将成为开发新型药物的重要资源。