微生物是生物學研究對象中比較特殊及重要的一類生物群體,與人類生活密切相關。本文將從微生物的概念、特征及作用與應用幾個方面進行科普。
微生物的概念
微生物,字面意思是微小的生物,必須使用顯微鏡才能觀察到,幾乎無處不在。因為體積小,所以微生物的構造非常簡單,多數為單細胞,還有一部分甚至沒有細胞(稱為非細胞生物),必須依賴活細胞才能生存。只有極少數為多細胞生物,屬于低等生物一類。目前,生物學將微生物群體主要分為原核、真核以及非細胞三大類。其中,原核包括細菌、放線菌、螺旋體、支原體、立克次氏體和衣原體;真核有真菌、藻類和原生動物;非細胞類包含了病毒和亞病毒兩種。
微生物的特征
(1)體小面大:微生物體積非常小,卻有很大的反應面積。(2)吸多轉快:微生物具有吸收多、轉化快的特點,生物轉化能力相當高效,例如乳糖菌分解比自身重千萬倍的乳糖只需要1 h。(3)生長繁殖快:微生物的生長繁殖速度相對于大型動物來說極高,例如大腸桿菌能夠在20 min內繁殖1次,1天時間的繁殖次數以指數計算。有研究發現,大多數微生物生長繁殖的最佳環境是pH值在6.6~7.5,少部分在低于4.0的pH環境中生長速度更快。微生物的這一特性使其在工業上有非常廣泛的用途,成為人類生活及生存不可或缺的一部分。
微生物的作用及應用
微生物中的病毒是引起疾病的重要因素。研究發現,有50%的疾病都是由于各種病毒引起,像各種炎癥、傳染病及腫瘤等。此外,一些微生物還會引起食品、布匹、皮革等發霉腐爛,其中存在的植物致病菌會導致植物發生各種病變。當然,微生物不完全是有害,很多會給人類帶來許多益處。
20世紀中期以來,微生物開始得到廣泛應用,基本上涵蓋了人類能涉及的所有領域,包括食品、醫藥、工農業、環保等,并形成了以微生物的代謝產物及菌體本身為生產對象的除動、植物產業外的人類第三大產業。如可降解塑料、DNA芯片、生物能源等產品,為社會發展做出了貢獻。微生物在各個領域的具體應用如下:
用于生活生產
(1)發酵:利用微生物的發酵功能,在釀酒、發酵食品以及污水處理方面發揮了重要作用。(2)醫藥研發:如抗生素、疫苗、免疫調節劑、血液蛋白質等的出現,微生物功不可沒。(3)農業科技:微生物可用于研發家畜用藥、微生物肥料、微生物殺蟲劑、微生物除草劑等。(4)特用品和食品添加劑:氨基酸、維生素、有機酸、核苷酸等食品添加劑中也少不了微生物的身影。(5)化學品和能源產品:如酒精、甘油、甲烷等。
用于生物理論研究
現代生物學中有許多基礎性的理論以及重要發現,幾乎都是在研究微生物的過程中產生。微生物可以作為生物理論研究的試驗材料和工具,為生物學的發展做出重要貢獻。
結束語
微生物在環境中無處不在,并時刻發揮作用。研究微生物以及在各領域的應用,有助于更加了解生命的本質。因此,微生物雖小,卻不渺小。