微生物(microorganism簡稱microbe)是指一切肉眼看不到或看不清楚悴势,因而需要借助顯微鏡觀察的微小生物定硝。微生物包括原核微生物(如細(xì)菌)毫捣、真核微生物(如真菌名党、藻類和原蟲)和無細(xì)胞生物(如病毒)三類坪哄。
微生物與人們的關(guān)系非常密切质蕉,人們無時無刻不在接觸微生物。我們呼吸的空氣翩肌,我們接觸的物體上模暗,我們的皮膚上、消化道內(nèi)等等念祭,都存在著很多微生物兑宇。總之微生物的數(shù)量多得驚人粱坤,可以說隶糕,我們生活在微生物的海洋中。
微生物對人類最重要的影響之一是導(dǎo)致傳染病的流行站玄。當(dāng)今科技高速發(fā)展枚驻,很多引起一般傳染病的微生物都能被人們制服,但是株旷,艾滋病和新出現(xiàn)的疾病依然嚴(yán)重威脅著人類再登,還有些一度被控制的傳染病又開始死灰復(fù)燃。例如灾常,世界各地一度似乎銷聲匿跡的結(jié)核病霎冯,近年來患病率持續(xù)上升。據(jù)世界衛(wèi)生組織的資料钞瀑,全世界每年死亡的五千多萬人中沈撞,有三分之一是由傳染病造成的,傳染病的發(fā)病率和病死率在所有疾病中占據(jù)第一位雕什。
微生物導(dǎo)致人類疾病的歷史缠俺,也就是人類與之不斷斗爭的歷史。在疾病的預(yù)防和治療方面贷岸,人類取得了長足的進展壹士,但是微生物感染還是不斷發(fā)生,像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治療藥物偿警。鼠疫躏救,艾滋病(AIDS),癌癥盒使,肺結(jié)核崩掘、虐疾、霍亂少办、伊波拉病毒苞慢、瘋牛病、SARS英妓、禽流感等都是由一些極少部分的微生物所致挽放,拿鼠疫來說吧,1347年的一場由鼠疫桿菌(Yersinia pestis)引起的瘟疫幾乎摧毀了整個歐洲蔓纠,有1/3 的人(約2500萬人)死于這場災(zāi)難辑畦,在此后的80年間,這種疾病一再肆虐贺纲,實際上消滅了大約75%的歐洲人口航闺,一些歷史學(xué)家認(rèn)為這場災(zāi)難甚至改變了歐洲文化,我國在解放前也曾多次流行鼠疫猴誊,死亡率極高潦刃。
微生物具有結(jié)構(gòu)簡單、繁殖迅速懈叹、容易變異及適應(yīng)環(huán)境能力強的特點乖杠。病毒的變異特性增加了人們對某些疾病研究的困難,為了防除這些疾病澄成,全世界雖然已經(jīng)花費了無法統(tǒng)計的經(jīng)費胧洒,但有些疾病的罪魁禍?zhǔn)讌s仍然沒有被征服,甚至艾滋病的患者和感染者還在每年成倍增長墨状,這不能不引起人們的高度重視卫漫。
時時刻刻與微生物“共舞”是禍?zhǔn)歉#渴聦嵣仙錾埃⑸锛仁侨祟惖臄橙肆惺辏侨祟惖呐笥眩∥⑸镌谠S多重要產(chǎn)品中所起的不可替代的作用镐确,例如:面包包吝、奶酪、啤酒源葫、抗生素诗越、疫苗、維生素息堂、酶等重要產(chǎn)品的生產(chǎn)嚷狞。體內(nèi)的正常菌群是人及動物健康的基本保證;幫助消化、提供必需的營養(yǎng)物質(zhì)感耙、組成生理屏障是人類生存環(huán)境中必不可少的成員褂乍,有了它們才使得地球上的物質(zhì)進行循環(huán)持隧。在為人類創(chuàng)造財富的同時即硼,為人們的生產(chǎn)和生活帶來了提供巨大的便利。下面就從幾個方面談一下微生物對人類的貢獻屡拨。
1 微生物和發(fā)酵工程
發(fā)酵工程即微生物工程只酥,是指采用工程技術(shù)手段,利用微生物和有活性的離體酶的某些功能呀狼,為人類生產(chǎn)有用的生物產(chǎn)品裂允,或直接用微生物參與控制某些工業(yè)生產(chǎn)過程的一種技術(shù)。人們熟知的利用酵母菌發(fā)酵制造啤酒哥艇、果酒绝编、工業(yè)酒精,乳酸菌發(fā)酵制造奶酪和酸牛奶貌踏,利用真菌大規(guī)模生產(chǎn)青霉素等都是這方面的例子十饥。
微生物的生長繁殖快,代謝能力很強祖乳。比如大腸桿菌在適宜的條件下逗堵,每20分鐘即繁殖一代,24小時即可繁殖72代眷昆,由一個菌細(xì)胞可繁殖到47×1022個蜒秤,如果將這些新生菌體排列起來,可繞地球一周有余亚斋。正是因為微生物具有生長快作媚,代謝能力強的特點,才使得微生物能夠成為發(fā)酵工業(yè)的產(chǎn)業(yè)大軍帅刊。利用微生物的發(fā)酵工程以其生產(chǎn)條件溫和纸泡,原料來源豐富且價格低廉,產(chǎn)物專一厚掷,廢棄物對環(huán)境污染小和容易處理等特點弟灼,而在醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)冒黑、農(nóng)業(yè)田绑、冶金工業(yè)、環(huán)境保護等許多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用抡爹,逐步形成了規(guī)模龐大的發(fā)酵工業(yè)掩驱。在一些發(fā)達國家,發(fā)酵工業(yè)的總產(chǎn)值占到國民生產(chǎn)總值的5%左右。
發(fā)酵工程在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用十分顯著欧穴,生產(chǎn)出了如抗生素民逼、維生素、動物激素涮帘、藥用氨基酸拼苍、核苷酸(如肌苷)等。目前调缨,常用的抗生素已達100多種疮鲫,如青霉素類、頭孢菌素類弦叶、紅霉素類和四環(huán)素類俊犯。
發(fā)酵工程在食品工業(yè)上的應(yīng)用則包括:生產(chǎn)傳統(tǒng)的發(fā)酵產(chǎn)品,如啤酒伤哺、果酒燕侠、食醋等,使產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量得到明顯提高立莉;生產(chǎn)食品添加劑绢彤。如L-蘋果酸、檸檬酸桃序、谷氨酸杖虾、紅曲素、高果糖漿等媒熊;單細(xì)胞蛋白的生產(chǎn)等奇适。
2 微生物與糧食和食品
糧食生產(chǎn)是全人類生存中至關(guān)重要的大事。微生物在提高土壤肥力芦鳍、改進作物特性(如構(gòu)建固氮植物)嚷往、促進糧食增產(chǎn)、防治糧食作物的病蟲害柠衅、防止糧食霉腐變質(zhì)以及把多余糧食轉(zhuǎn)化為糖皮仁、單細(xì)胞蛋白、各種飲料和調(diào)味品等方面菲宴,都可大顯身手贷祈。
隨著當(dāng)今社會人口壓力越來越大,糧食問題的解決也越發(fā)迫切喝峦,為此世界各國競相開發(fā)微生物蛋白質(zhì)資源势誊。利用單細(xì)胞蛋白質(zhì)生產(chǎn)高蛋白質(zhì)新型人造食品,前景十分廣闊谣蠢,如用每年世界石油產(chǎn)量的1%作原料粟耻,利用微生物工程來生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)查近,可供1O億人吃1年。據(jù)推算挤忙,1座占地不多霜威、年產(chǎn)1000萬噸單細(xì)胞蛋白質(zhì)的微生物工廠,相當(dāng)于12萬公頃耕地生產(chǎn)的大豆蛋白册烈,或2000萬公頃草地飼養(yǎng)的牛羊所產(chǎn)出的動物蛋白質(zhì)戈泼。利用微生物生產(chǎn)的真菌肉、食用油等在英國茄厘、法國矮冬、日本已規(guī)模化生產(chǎn)次哈,產(chǎn)品已在超級市場出售。由小球藻制成的食品面包已在日本實現(xiàn)規(guī)倪郝迹化生產(chǎn)窑滞。螺旋藻被聯(lián)合國糧農(nóng)組織稱為“人類未來的糧食”、“人類最佳保健品”恢筝,素有“植物肉”之稱哀卫。1kg蘑菇所含蛋白質(zhì)相當(dāng)于2kg禽肉或3kg雞蛋的蛋白質(zhì)含量。食用菌中蛋白質(zhì)的含量是小麥撬槽、玉米的幾倍此改,大白菜、番茄的幾十倍侄柔。許多食用菌還具有抗癌共啃、降脂、提高機體免疫力的功效暂题。
從微生物食品的發(fā)展來看移剪,可食用微生物作為未來開發(fā)的食源,尚處于“幼稚”期薪者,但優(yōu)勢明顯纵苛,開發(fā)潛力巨大,具有產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前景言津。21世紀(jì)將是一個微生物制劑時代攻人,我們應(yīng)高度重視微生物食品,在食品領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用生物技術(shù)悬槽,不斷篩選出新的功能菌株怀吻,豐富可食用微生物資源,為人類生存與健康服務(wù)陷谱。
3 微生物與能源和資源
當(dāng)前烙博,化石能源日益枯竭問題正在嚴(yán)重地困擾著世界各國瑟蜈。微生物在能源生產(chǎn)上有其獨特的優(yōu)點:①把自然界蘊藏量極其豐富的纖維素轉(zhuǎn)化成乙醇。據(jù)估計渣窜,我國年產(chǎn)植物秸稈多達5~6億噸铺根,如將其中的10%進行水解和發(fā)酵,就可生產(chǎn)燃料酒精700~800萬噸乔宿,余下的糟粕仍可作飼料和肥料位迂,以保證土壤中鉀、磷元素的正常供應(yīng)详瑞。目前已發(fā)現(xiàn)有高溫厭氧菌例如熱纖梭菌等能直接分解纖維素產(chǎn)生乙醇掂林。②利用產(chǎn)甲烷菌把自然界蘊藏量最豐富的可再生資源――“生物量”轉(zhuǎn)化成甲烷。這是一項利國坝橡、利民泻帮、利生態(tài)、利子孫的具有重大戰(zhàn)略意義的措施计寇。③利用光合細(xì)菌锣杂、藍細(xì)菌或厭氧梭菌類等微生物生產(chǎn)“清潔能源”――氫氣。④通過微生物發(fā)酵產(chǎn)氣或其代謝產(chǎn)物來提高石油采收率番宁。⑤研究微生物電池并使之實用化郁轻。 微生物能將地球上永無枯竭之虞的纖維素等可再生資源轉(zhuǎn)化成各種化工缕允、輕工和制藥等工業(yè)原料双炕。這些產(chǎn)品除了傳統(tǒng)的乙醇袖肥、丙酮、丁醇棋电、乙酸茎截、甘油、蘋果酸离陶、反丁烯二酸和甲叉丁二酸等外稼虎,還可生產(chǎn)水楊酸、烏頭酸招刨、癸二酸霎俩、長鏈脂肪酸、長鏈二元醇沉眶、2打却,3-丁二醇、γ-亞麻酸油和聚羥基丁酸酯(PHB)谎倔,等等柳击。由于發(fā)酵工程具有代謝產(chǎn)物種類多、原料來源廣片习、能源消耗低捌肴、經(jīng)濟效益高和環(huán)境污染少等優(yōu)點蹬叭,故必將逐步取代目前需高溫、高壓状知、能耗大和“三廢”嚴(yán)重的化學(xué)工業(yè)秽五。
微生物在金屬礦藏資源的開發(fā)和利用上也有獨特的作用。細(xì)菌瀝濾技術(shù)饥悴,就可把長期以來廢棄的低品位礦石坦喘、尾礦、礦渣中所含的銅西设、鎳瓣铣、鈾等十余種金屬不斷溶解和提取出來,變成新的重要資源贷揽。
4 微生物與環(huán)境
微生物對人類的好處棠笑,除了制造食物和生產(chǎn)有用的物質(zhì)外,還是地球上所有生物所構(gòu)成的食物鏈中極重要的一環(huán)擒滑。
生物除污在環(huán)境污染治理中潛力巨大腐晾,微生物參與治理則是生物除污的主流。微生物可降解塑料丐一、甲苯等有機物;能處理工業(yè)廢水中的磷酸鹽淹冰、重金屬離子库车;能去除大氣中的硫化氫、固定二氧化碳樱拴;能分解纖維素等物質(zhì)柠衍,并促進資源的再生利用;利用微生物技術(shù)還能監(jiān)察環(huán)境污染度等等晶乔。對這些微生物開展的基因組研究珍坊,在深入了解特殊代謝過程的遺傳背景的前提下,有選擇性的加以利用正罢,例如找到不同污染物降解的關(guān)鍵基因阵漏,將其在某一菌株中組合,構(gòu)建高效能的基因工程菌株翻具,一菌多用履怯,可同時降解不同的環(huán)境污染物質(zhì),極大發(fā)揮其改善環(huán)境裆泳、排除污染的潛力叹洲。
微生物技術(shù)雖然廣泛應(yīng)用于污水處理、垃圾處置工禾、河道治理等領(lǐng)域运提,事物都有兩面性蝗柔,有好有壞,在環(huán)境中的應(yīng)用同時存在較大的不確定性和潛在風(fēng)險:一是微生物自身可能對人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生影響民泵;其次是微生物在用于污染物降解和處理過程中癣丧,也可能產(chǎn)生新的有毒或污染物質(zhì)。我們要揚長避短洪灯,尊重自然坎缭,學(xué)習(xí)自然,從而改造自然签钩。
總而言之掏呼,人類既然生活在微生物的世界里,那么我們應(yīng)該時刻意識到铅檩,在我們的周圍和機體內(nèi)都有其他生命體與我們共存憎夷。雖然人類與微生物的斗爭會無止境地持續(xù)下去,但只要我們充分認(rèn)識到我們所處的環(huán)境昧旨,認(rèn)識到生態(tài)平衡對人類的好處拾给,不要為了發(fā)展而犧牲環(huán)境,而堅持可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略兔沃,那么蒋得,人類就能夠在這微生物的世界里更好地生存下去。
微生物在人類生活中具有巨大的作用乒疏,隨著技術(shù)的發(fā)展额衙,微生物必將越來越與人們的生活息息相關(guān),人們也必將更好地運用好這筆具大的財富怕吴!