認知微生物：從對手到伙伴

高福

微生物是地球上生物多樣性最為豐富的生物，包括細菌、病毒、真菌以及一些小型的原生生物、顯微藻類等在內(nèi)的一大類生物群體。它們是這個星球最早的居民，根據(jù)存在環(huán)境的不同分為土壤微生物、空間微生物、空氣微生物、腸道微生物、海洋微生物等。它們個體微小，但在維持生物圈和為人類提供眾多未開發(fā)的資源方面發(fā)揮著重要的作用。

的確，那些臭名昭著的細菌和病毒曾經(jīng)在人類歷史上帶來過不堪回首的黑色記憶。人類最初在面對這看不見的對手時顯得束手無策，比如霍亂弧菌、結(jié)核桿菌、破傷風桿菌、天花病毒等。每種病原的出現(xiàn)都會在人類的發(fā)展史上寫下濃重的一筆。十年前的SARS冠狀病毒更是讓中國人至今如梗在喉，今天的H7N9禽流感更是讓我們談“禽”色變。從某種意義上說，人類的疾病史就是一部不斷與病原微生物斗爭的歷史。

細菌學說之后的現(xiàn)代醫(yī)學使得微生物開始顯形。這種最古老的生命與生物環(huán)境間存在著各種形態(tài)的關(guān)系，比如自生固氮菌與纖維分解細菌的互生關(guān)系；真菌與藍細菌結(jié)合形成地衣的共生關(guān)系；各種植物病原菌與宿主植物間的寄生關(guān)系；抗生素產(chǎn)生菌與敏感微生物間的相克、敵對的拮抗關(guān)系，等等。由于微生物的微觀性以及研究手段的限制，人類至今發(fā)現(xiàn)的微生物種類只占自然界存在的很小一部分。

人類生存與繁育必須適應外在的大生態(tài)環(huán)境和內(nèi)在的微生態(tài)環(huán)境。在長期進化過程中，正常微生物與人體動態(tài)的生理性組合形成了人體內(nèi)環(huán)境的微生態(tài)平衡，共同維護機體局部內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。人類的生存須臾離不開微生物，微生物與人類早已結(jié)成了某種共生、互生關(guān)系，它們幫助人類消化食物并提供人體必須的維生素，清除人體內(nèi)的垃圾，參與生命的進程的演進。因此，腸道微生物基因組被認為是人類的第二基因組。

生活中，人類對部分有益微生物的利用早已駕輕就熟，人類利用它們制作面包、饅頭、啤酒、酸奶、干酪、腐乳、調(diào)味品（味精）等食物。而在現(xiàn)代醫(yī)學方面，1928年，英國細菌學家亞歷山大·弗萊明從青霉菌抑制其他細菌的生長中發(fā)現(xiàn)了青霉素。此后，大量抗生素從放線菌等的代謝產(chǎn)物中篩選出來，而將病原微生物及其代謝產(chǎn)物經(jīng)過減毒、滅活或利用基因工程等方法制成疫苗，則使人類在疾病的預防和治療領(lǐng)域向前邁進了一大步。

隨著人們對微生物了解的不斷深入，它們在生物制藥、能源、環(huán)保、食品、工業(yè)等方面扮演著重要的角色。微生物是生物圈重要的分解代謝類群體，在環(huán)境污染治理中，微生物可降解塑料、甲苯等有機物，還能處理工業(yè)廢水中的磷酸鹽、含硫廢氣等。在自然農(nóng)業(yè)中，微生物構(gòu)成的多元功能的微生態(tài)系統(tǒng)可抑制有害微生物，尤其是病原菌和腐敗菌的活動，促進植物生長以及土壤改良。微生物采油技術(shù)降低了原油的黏度，增加原油的流動性，大大提高了原油的采收率，減少了環(huán)境污染。

在強調(diào)生態(tài)平衡的今天，只要充分認知和了解微生物，發(fā)掘和利用它們的特性，人類就能學會與微生物在同一個世界和平相處，并讓它們成為造福人類社會的伙伴。endprint