微生物在人類歷史和社會(huì)發(fā)展中的重要作用

薛達(dá)元

【關(guān)鍵詞】微生物 人類歷史 社會(huì)發(fā)展

【中圖分類號(hào)】Q938.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

微生物是地球上最為豐富多樣的生物資源，其種類數(shù)量?jī)H次于昆蟲(chóng)，是生命世界里的第二大類群。微生物包括所有的病毒和原核生物，真核生物中的顯微藻類、原生動(dòng)物和菌物等類群，是構(gòu)成地球生物圈的重要組成部分。微生物擁有地球生物的所有營(yíng)養(yǎng)類型，是生命有機(jī)物質(zhì)重要的合成者和分解者，在地球化學(xué)循環(huán)中占據(jù)不可替代的作用。微生物是分布最為廣泛的生命形式，占據(jù)著地球上所有的生境，以腐生、共生及寄生等形式與動(dòng)植物及其他微生物發(fā)生廣泛的聯(lián)系，對(duì)于自然生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)生、穩(wěn)定和持續(xù)演化起到至關(guān)重要的作用。

微生物與人類生活息息相關(guān)

微生物廣泛地存在于人類生存的環(huán)境中，與人類的生產(chǎn)和生活十分密切。人類在長(zhǎng)期的生產(chǎn)生活實(shí)踐中，不斷認(rèn)識(shí)到微生物的存在和價(jià)值，并與微生物共存發(fā)展。

微生物的利用常見(jiàn)于我們的日常生活，例如用酵母發(fā)面蒸饅頭是日常生活中最常見(jiàn)的傳統(tǒng)工藝，老面的主要作用成分是酵母，還含有一些雜菌，如乳酸菌、大腸桿菌等。酵母是一種天然的、可食用的和營(yíng)養(yǎng)豐富的單細(xì)胞微生物。此外，發(fā)酵后的酵母還是一種很強(qiáng)的抗氧化物，可以保護(hù)肝臟，有一定的解毒作用。酵母里的硒、鉻等礦物質(zhì)能抗衰老、抗腫瘤、預(yù)防動(dòng)脈硬化，并提高人體的免疫力。發(fā)酵后，面粉里的一種影響鈣、鎂、鐵等元素吸收的植酸可被分解，從而提高人體對(duì)這些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。微生物也可以用來(lái)制作腐乳，其中用到的微生物是毛霉，它通過(guò)將蛋白質(zhì)分解成容易消化吸收的氨基酸，將脂肪變成甘油和脂肪酸，獲得豐富可口的腐乳。發(fā)酵是利用微生物的生命活動(dòng)使糧食水果等的成分發(fā)生較大的改變，使食品的營(yíng)養(yǎng)成分更容易吸收，風(fēng)味也更豐富，人類生活已經(jīng)離不開(kāi)發(fā)酵食品。我國(guó)民間所說(shuō)的開(kāi)門七件事：柴、米、油、鹽、醬、醋、茶，其中醬醋兩樣就是微生物的貢獻(xiàn)。微生物可改變?nèi)藗兊纳盍?xí)慣，也處處影響著人們的飲食方式，與人類生活息息相關(guān)。

微生物產(chǎn)業(yè)促進(jìn)了社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

微生物中絕大多數(shù)種類有益于人類，可在醫(yī)藥、食品、工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，直接或間接地為人類提供極其豐富的物質(zhì)財(cái)富，并為地方經(jīng)濟(jì)的繁榮發(fā)展發(fā)揮特別的作用。

一些高等真菌在工業(yè)生產(chǎn)中已得到廣泛應(yīng)用，如毛殼屬和木霉屬的許多種類被用于生產(chǎn)纖維素酶，黑曲霉被用于生產(chǎn)淀粉酶。許多微生物種類可供人類直接食用。我國(guó)已經(jīng)報(bào)道食用菌種近1000個(gè)，藥用菌種超過(guò)500個(gè)。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始人工栽培的食藥用菌超過(guò)100種，形成規(guī)模栽培的種類有30種以上，尚有大量的野生食藥用菌有待開(kāi)發(fā)。在中國(guó)，食用菌已成為一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)。雖然中國(guó)食用菌品類眾多，但產(chǎn)量結(jié)構(gòu)上仍以香菇、黑木耳、平菇、雙孢蘑菇、金針菇等為主。另有一些保健和藥用菌產(chǎn)業(yè)，雖然產(chǎn)量不高，但價(jià)值很高，如冬蟲(chóng)夏草及其相關(guān)產(chǎn)品年產(chǎn)值可達(dá)100億元以上；而靈芝和蛹蟲(chóng)草等藥用真菌人工栽培和活性代謝產(chǎn)物發(fā)酵也已形成巨大產(chǎn)業(yè)。

微生物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與污染防治領(lǐng)域也得到廣泛應(yīng)用。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)大慶、勝利、遼河、大港和中原等大型油田加快了微生物采油技術(shù)的引進(jìn)、研發(fā)和推廣，已初顯成效。國(guó)內(nèi)微生物冶金的研究始于20世紀(jì)60年代，目前相關(guān)技術(shù)已被應(yīng)用于銅、鈾、金、鎳、鈷、鋅、鋁等有色金屬的規(guī)模開(kāi)采和提煉及煤炭的脫硫。

微生物及其技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，選育并開(kāi)發(fā)了大批用于環(huán)境治理的微生物菌株及相關(guān)菌劑，展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景，如污水處理、土壤污染物降解、有機(jī)廢棄物的堆肥等。微生物用于土壤污染修復(fù)的基本原理是，通過(guò)土壤中天然存在的微生物或人為添加的微生物能降解或轉(zhuǎn)化土壤中的有機(jī)污染物，以實(shí)現(xiàn)土壤功能的恢復(fù)或改善。

微生物在創(chuàng)立地方品牌產(chǎn)品中發(fā)揮獨(dú)特作用。一些以微生物利用為核心技術(shù)的品牌產(chǎn)品得到長(zhǎng)足的開(kāi)發(fā)，極大地推動(dòng)了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。例如，對(duì)貴州省經(jīng)濟(jì)舉足輕重的茅臺(tái)酒，其生產(chǎn)工藝與當(dāng)?shù)刎S富的微生物資源密切相關(guān)。另有研究表明，在云南普洱茶的生產(chǎn)過(guò)程中，大量微生物種類參與了發(fā)酵過(guò)程。從茶窖環(huán)境中分離的微生物和茶葉內(nèi)生菌進(jìn)行培養(yǎng)和分子鑒定的結(jié)果顯示，在茶窖環(huán)境中經(jīng)分離純化共得到157株細(xì)菌、119株真菌和163株茶葉內(nèi)生菌；茶窖中長(zhǎng)期累積的菌斑鑒定結(jié)果顯示，大部分為曲霉屬，數(shù)量最多的是黑曲霉。

許多微生物可用于醫(yī)藥，對(duì)人類健康有很大幫助。例如，一些植物內(nèi)生真菌能夠產(chǎn)生具有藥理活性的代謝產(chǎn)物，如紅豆杉內(nèi)生真菌產(chǎn)生的紫杉醇具有顯著的抗癌功效。超過(guò)50%的地衣種類含有地衣聚糖和松蘿酸等特有的抗菌和抗癌的活性物質(zhì)，地衣在醫(yī)藥領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。近年來(lái)的研究表明，某些類群的黏菌也具有一定的抗革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌或抗癌活性，黏菌也有望成為天然生物活性產(chǎn)物的新來(lái)源。

青霉素等抗生素是菌物生長(zhǎng)過(guò)程中的代謝產(chǎn)物，可以抑制多種有害細(xì)菌的生長(zhǎng)，對(duì)人和動(dòng)物卻無(wú)毒。青霉素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用，加速了第二次世界大戰(zhàn)的結(jié)束，拯救了數(shù)以千萬(wàn)人的生命。青霉素不僅為世界帶來(lái)了一個(gè)年產(chǎn)值達(dá)數(shù)百億美元的抗生素產(chǎn)業(yè)，而且使人類的平均壽命延長(zhǎng)了10年。自從青霉素被發(fā)現(xiàn)以后，在短短幾十年的時(shí)間里，一大批新型抗生素相繼問(wèn)世，如金霉素、頭孢菌素、土霉素、紅霉素、制霉菌素、卡那霉素等。這些抗生素的發(fā)現(xiàn)極大地增強(qiáng)了人類抵抗細(xì)菌感染的能力，顯著延長(zhǎng)了人類壽命。目前，我國(guó)已擁有抗生素企業(yè)200多家，年產(chǎn)量約15萬(wàn)噸，總產(chǎn)量居世界第一位。

微生物還用于研制疫苗，人們將各種病原微生物收集起來(lái)，通過(guò)一些特定的方式讓他們的毒性降低，并用制作藥劑類似手段制備各種疫苗，用于人體免疫，使人體對(duì)于瘧疾、天花、肺結(jié)核、肺炎等多種流行傳染疾病產(chǎn)生免疫力。