微生物在人類歷史和社會發(fā)展中的重要作用

薛達元

【關(guān)鍵詞】微生物 人類歷史 社會發(fā)展

【中圖分類號】Q938.1 【文獻標識碼】A

微生物是地球上最為豐富多樣的生物資源，其種類數(shù)量僅次于昆蟲，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養(yǎng)類型，是生命有機物質(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植物及其他微生物發(fā)生廣泛的聯(lián)系，對于自然生態(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。人類在長期的生產(chǎn)生活實踐中，不斷認識到微生物的存在和價值，并與微生物共存發(fā)展。

微生物的利用常見于我們的日常生活，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、可食用的和營養(yǎng)豐富的單細胞微生物。此外，發(fā)酵后的酵母還是一種很強的抗氧化物，可以保護肝臟，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，從而提高人體對這些營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用。微生物也可以用來制作腐乳，其中用到的微生物是毛霉，它通過將蛋白質(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使糧食水果等的成分發(fā)生較大的改變，使食品的營養(yǎng)成分更容易吸收，風(fēng)味也更豐富，人類生活已經(jīng)離不開發(fā)酵食品。我國民間所說的開門七件事：柴、米、油、鹽、醬、醋、茶，其中醬醋兩樣就是微生物的貢獻。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)促進了社會經(jīng)濟發(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)財富，并為地方經(jīng)濟的繁榮發(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。我國已經(jīng)報道食用菌種近1000個，藥用菌種超過500個。目前，國內(nèi)已經(jīng)開始人工栽培的食藥用菌超過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發(fā)。在中國，食用菌已成為一個重要產(chǎn)業(yè)。雖然中國食用菌品類眾多，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，但價值很高，如冬蟲夏草及其相關(guān)產(chǎn)品年產(chǎn)值可達100億元以上；而靈芝和蛹蟲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90年代以來，我國大慶、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、研發(fā)和推廣，已初顯成效。國內(nèi)微生物冶金的研究始于20世紀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)模開采和提煉及煤炭的脫硫。

微生物及其技術(shù)在環(huán)境保護領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，選育并開發(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)化土壤中的有機污染物，以實現(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)品得到長足的開發(fā)，極大地推動了地方經(jīng)濟發(fā)展。例如，對貴州省經(jīng)濟舉足輕重的茅臺酒，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)過程中，大量微生物種類參與了發(fā)酵過程。從茶窖環(huán)境中分離的微生物和茶葉內(nèi)生菌進行培養(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株細菌、119株真菌和163株茶葉內(nèi)生菌；茶窖中長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)用價值。近年來的研究表明，某些類群的黏菌也具有一定的抗革蘭氏陽性細菌或抗癌活性，黏菌也有望成為天然生物活性產(chǎn)物的新來源。

青霉素等抗生素是菌物生長過程中的代謝產(chǎn)物，可以抑制多種有害細菌的生長，對人和動物卻無毒。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)以千萬人的生命。青霉素不僅為世界帶來了一個年產(chǎn)值達數(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了10年。自從青霉素被發(fā)現(xiàn)以后，在短短幾十年的時間里，一大批新型抗生素相繼問世，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)極大地增強了人類抵抗細菌感染的能力，顯著延長了人類壽命。目前，我國已擁有抗生素企業(yè)200多家，年產(chǎn)量約15萬噸，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，通過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。