初识微生物

    微生物是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物、显微藻类等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活关系密切。涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、食品、医药、工农业、环保等诸多领域。

    什么是微生物

    微生物像动物、植物一样是有生命的。一般微生物的形体微小，计算它时得用毫微米表示（一毫微米等于千分之一微米）。大多数微生物都只有一个细胞组成；也有一些由两个或多个细胞组成，但是个体结构也非常简单；更有甚者，根本没有细胞结构，也自由自在地生活在世界上。

    微生物可算一个复杂的大家族，目前已知大约有10万种以上，有原虫、真菌、细菌、放线菌和病毒等等。其中成员最多的要算大名鼎鼎的细菌了。通常我们用肉眼是观察不到微生物的，要通过显微镜的帮助才能清楚地看到它。

    在显微镜下放一滴水，微生物在这滴水中就像鱼儿在汪洋大海中一般。一克泥土就包含10万个微生物，一滴牛乳里可以含有一亿个微生物。可见，微生物的数目要比地球上的人和动植物的总和还要多。它们广泛分布于土壤、空气、水域和动植物体内以及人体内外。微生物在我们的生产，生活中起着不可估量的作用，有好的，有坏的。这小小的生命就给我们的世界带来巨大的变化，真令人叹为止观。

    微生物的大小

    众所周知，微生物个体非常小，用肉眼是难以观察的。那么是不是所有的微生物都一样大呢？其实不是这样，各类微生物个体大小的差异也十分明显。

    粗略地说，真核微生物、原核微生物、非细胞微生物、生物大分子、分子和原子的大小，大体都以10：1的比例递减。目前所知道的最小微生物是1971年才发现的马铃薯纺锤形块基病的病原体——类病毒，它是迄今所知的最简单与最小的专性细胞内寄生生物，其整个个体仅由一个以359个核苷酸组成裸露RN分子所构成，长度仅为50纳米。

    细菌中最普遍的是杆菌，它们的平均长度约2微米，故1500个杆菌头尾衔接起来有一颗芝麻长；它们的宽度只有0.5微米，60-80个杆菌“肩并肩”地排列成横队，也只够抵上一根头发的宽度。

    我们知道，任何物体被分割得越细，其单位体积所占的表面积越大。如果说人体的“面积和体积”比值为1，则大肠杆菌的比值高达30万。由此可见，微生物有多么小，而且有一个极端突出的小体积大面积体制，让人不可思议。其实，所有这一切特征有利于它们与周围环境进行物质交换和能量、信息的交换。

    最小的微生物

    自从300多年前，荷兰人列文·虎克第一次在自制的显微镜下发现了微生物以来，细菌被认为是最小的生物。直到1892年前人们对此还是坚信不疑的。然而1892年俄罗斯青年植物学家伊凡诺夫斯基推翻了这一种说法。

    那时候，俄国的大片烟草田里，发生了可怕的瘟疫，烟叶上长满了奇怪的疮斑。伊凡诺夫斯基经多次观察，仍无法找到引起花叶病的细菌。后来，他把细菌过滤后，发现花叶病不是由细菌引起的，它的祸首是比细菌还小的生物——病毒。

    病毒是最小的生物吗？也不是。20世纪70年代，美国科学家从马铃薯和番茄叶中发现了一类更小的微生物。它的个头只有已知的最小病毒的八十分之一。人们把这类微生物称之为“类病毒”。类病毒只有赤裸裸的核酸，没有其他结构，它们只能寄居在别的生物细胞内，利用现成的物质来合成、更新自己的身体，一旦寄主死亡，就会另觅新寄主。到目前为止，类病毒是已知的最小的生物。随着科学的发展，是不是还会发现更小的生物？现在谁也无法作出肯定的回答。

    微生物的数量

    由于微生物的营养普及广，生长要求不高以及生长繁殖速度特别快等原因，故凡有微生物存在处，它们都拥有巨大的数量。

    例如：土壤是微生物的“大本营”，其中四大类微生物的平均数量一般为：细菌（数亿/克）、放线菌（数十万/克）。在人体肠道中始终聚居着100～400种微生物，它们是肠道内的正常菌群，菌体总数可达100万亿左右。在人的粪便中，细菌约占1/3（干重）。据调查组对某地10种面值共44万张纸币的调查，发现平均每张纸币上有900万个细菌。

    还有，一般人的每个喷嚏含有一、二万个飞沫，其中约含菌0.45～15万个。而感冒患者的一个“高质量”的喷嚏则含有多达8500万个细菌。在法国有人测定过各种空气样品的含菌量，发现百货店内每立方米空气中约含400万个微生物，林荫道相应为58万，公园为1000个，而林区、草地则只有55个。

    由此可见，我们都生活在一个被大量微生物紧紧包围着的环境中，但常常是“身在菌中不知菌”。

    微生物的种类

    微生物无所不在地生活在我们周围，那么它究竟有多少种？

    科学家研究发现，从生理类型和代谢产物角度看，微生物大大超过了动植物。例如细菌光合作用、化学合成作用、生物固氮作用、厌氧性生物氧化，各种极端条件下的生活方式，以及存在“生命的第三形态”（甲烷菌类古细菌）、“第四形态”（病毒）和非生命与生命间的过渡类型（类病毒）等。

    从种数方面看，由于微生物的发现比动植物迟得多，加上鉴定种数的工作以及划分种数的标准等问题较复杂，所以目前已确定的微生物种数不断增长。随着分离，培养方法的改进和研究工作的深入，微生物的新种、新属、新科甚至新目、新纲屡见不鲜。

    这不是在生理类型独特，进化地位较低的种类中常见，就是最早发现的较大型的微生物——真菌，至今还以每年约700个新种的势头不断递增。前苏联微生物学家伊姆舍涅茨基说过，目前我们所了解的微生物种类，至多也不超过生活在自然界中的微生物部总数的10%。可以相信，总有一天微生物的总数会超过动、植物种数的总和。

    新知博览——微生物的“集体照片”

    大家都知道，我们人类社会是一个个家庭组成的，每个家庭包括许多有亲缘关系的人，微生物的家庭也是如此，由一个微生物繁衍生一群有关系、互相联系的一个整体，科学家给这个整体起了个名字叫菌落。

    微生物在固体培养基上生长繁殖时，受培养基表面或深层的限制，不能像在液体培养基中那样自由扩散，因此繁殖的菌体常聚集在一起，形成肉眼可见的具有各种形态的群体，称为菌落。

    各种微生物的在一定培养基条件下形成的菌落具有一定的特征，包括菌落的大小、形状、光泽、颜色、硬度、透明程度等等。细菌的菌落表面光滑、透明、湿润、颜色均一、容易挑起。而放线菌的菌落表面干燥，且呈粉末状，有许多菌丝交错缠绕而成，菌落小而不漫延，与培养基结合紧，难于挑起。还有其他一些微生物形成的菌落颜色非常漂亮，形状各异，让人爱不释手。菌落的特证对菌种的识别和鉴定有重要意义。

    微生物的起源和发现

    约32亿年前，微生物就悄悄地在地球上出现了，那时，整个地球是它们独霸的天下，后来才陆续出现了植物、动物和人类。

    在很早以前，人们就已经知道猎取动物当食物，栽培植物收获粮食了，并逐渐发展了与人类生活密切相关的畜牧业和农业。然而，资历最古老的微生物却一直无声无息地度过了漫长的岁月，即使人类在物理学、化学、天文学和其它许多方面已取得很大成就，但对于微生物王国几乎仍是一无所知。

    微生物的起源

    大约在46亿年前，我们的地球诞生了，那时的地球上只有光秃秃的山和不可呼吸的各种气陨石体，氧气还没有形成。

    随着天外来客“陨石”的一次次撞击，也给地球带来了生命的元素，这些元素逐渐因雨水的冲刷而汇集到地球的凹陷处，为生命的形成做着准备。距今约35亿年前，地球开始从化学进化转入到生化进化阶段，最早的生命诞生了。

    科学家们认为，最早出现的生命形态是厌氧性异养细菌，例如：我们甲烷菌这类古细菌。它们只能利用现成的有机物来维持自己的生命活动，因此它们是一些分解者。大约在32亿年前，地球上出现了蓝细菌（又名蓝藻），这时的蓝细菌已能利用光能进行光和作用，放出氧气，为以后出现的各种好氧性生物打下生存的基础。此后，各种生命类型沿着进化途径陆续出现了，直到200万年前人类也诞生了。

    由此可见，在整个生物界，进化历史最悠久、种族年龄最古老的恰恰是被我们所忽视的微生物。它为其他生物的进化创造了有利的环境，在生态系统中起着不可替代的作用，人类应加强对它的研究，更好地让它服务于全人类。

    微生物的发现

    食物放久了为什么会变坏？腐败肉类上的蛆虫是哪里来的？以前，人们以为蛆虫是肉里自发产生的，而且其他一切食物、用品的腐化都是自己发生的，这就是最早的自然发生说，它解释了微生物是怎样发生的奥秘。但着名微生物学家巴斯德却不这样认为，在传统习惯的巨大压力下，他设计了着名的曲颈瓶实验，证明了微生物不是自己发生的。

    他设计了一种特殊的瓶子，瓶口特别细且弯曲，把煮沸后的食物汁液倒入瓶中，放置一段时间后发现瓶中的汁液并没有受到污染，也没有微生物生长。但如果瓶颈破裂，汁液就很快地长满微生物；如果将汁液倾出一些直到瓶颈的弯曲部，然后再倒回去，也将得到同样的结果——微生物四处漫延。

    这是因为，空气中微生物到达瓶颈的弯曲部以后，不能再上升进入瓶中，所以瓶内汁液不会生长微生物。而如果将瓶颈破裂或汁液沾满瓶颈，微生物则轻而易举进入瓶中，并就此安家落户。巴斯德此举有效地反驳了自然发生说，并证明了微生物是如何进入有机汁液的，同时也证明了微生物在腐败食品上不是自发产生的，为微生物学的研究奠定了坚实的基础。

    新知博览——千姿百态的微生物

    大千世界，无奇不有。微生物的长相也是千奇百怪。圆圆的个儿叫球菌；长长的个子则称杆菌；弯弯的叫弧菌；弯曲得更厉害，像蛇一样的叫螺旋菌；成双成对的球菌叫双球菌；联成长串的叫链球菌；四个一组的叫四联球菌；八个叠在一起的称为八叠球菌；成堆的叫葡萄球菌；还有的是放射形丝线状的称为放线菌。

    千姿百态的微生物世界中不光有这些微型的生命体，还有大型的生命体，如食用菌中的蘑菇、银耳、木耳、猴头等。最大的食用菌可以把一个小孩子完全藏住。

    各种各样的微生物不仅在外型上有如此之大的差别，在实际生产、生活中的作用更是千差万别，如伤寒杆菌可以引起伤寒病，痢疾杆菌可引起痢疾病，霍乱弧菌可引起霍乱等等危害人与牲畜的健康。可是，不是所有的微生物都是这样可怕，如适量的乳酸菌在人的肠道中可以有助胃肠的消化；部分放线菌可制成抗生素以抵抗病毒的浸染；微生物还可以用来酿酒、做面包、淹浸酸菜等等。

    微生物不光是人类的敌人，也有些是人类的朋友，用科学的方法对待微生物的不同成员，会使人们的生活更美好。

    微生物大家庭

    自然界中的微生物是个很大的家族，形成了一个很大的组织网，占据了生物领域大半壁江山。

    没有心脏的微生物

    我们人类是有心脏，并靠其维持生命的。那微生物有没有心脏呢？

    在微生物的细胞当中都有一个重要的组成部分，它像心脏一样在微生物的生长繁殖等方面起重要的作用，科学家把它称为细胞核。是不是所有微生物都有细胞核呢？不是。在微生物界有一类群微生物不具备真正的细胞核，它们的“心脏”被科学家称为拟核。一般情况下，拟核无核膜，没有核仁。它的遗传物质DNA也仅为一条双链环状结构，极其简单，并且DNA也不与组蛋白结合。具有拟核的微生物是通过二分裂的方式来繁衍后代的。这一典型的微生物类群被称为原核微生物，它们不光在细胞核上有区别，而且细胞壁（大多数微生物含有肽聚糖）、细胞膜（没有固醇）、细胞器（没有液泡、溶酶体、微体、线粒体、叶绿体等）等方面也与具有真正心脏的微生物有区别。

    原核微生物是在生物出现的早期阶段就出现的最早的类群，所以在细胞结构、形态特征、生理特性等方面的表现都比较原始低等。原核微生物主要包括细菌、放线菌、立克次氏体、支原体、衣原体和蓝细菌等。

    有心脏的微生物

    微生物界既然有不具心脏的微生物，自然也就有具有心脏的微生物，这类有心脏的微生物就被科学家称为真核微生物。

    他们认为，一切细胞生物都是同源的。具有细胞结构的微生物，不论是原核微生物，还是真核微生物，也不论是简单的单细胞微生物，还是形态结构较复杂的多细胞微生物，它们在物质组成成分、遗传变异、物质代谢和生长繁殖方面的共同性是主要的。但生物是发展的、进化的、漫长的生物进化过程造成了生物的多样性和生物之间的差异。所以，真核微生物比原核微生物要进化得多，它具备了核膜包被的细胞核，也具有核仁，其遗传物质为多条染色体，DNA与组蛋白也结合起来，更加有效地繁衍后代，传带遗传信息。

    真核微生物繁殖主要通过有丝分裂方式进行。在细胞中存在有各种各样的细胞器，如液泡、溶酶体、微体、线粒体、叶绿体等，为物质运输营养代谢提供了更为有效的途径，比原核生物要高等。真核微生物主要包括真菌、单细胞藻类和原生动物等。

    好热性细菌

    生物可以生存的温度界限究竟是怎样的呢？美国的微生物学家，特别是对温泉微生物进行了精心研究的布罗克曾对各类生物可以生长繁殖的温度上限作了归纳。虽然有记录说明动物中的鱼类、软体动物、节肢动物和昆虫等能在高温环境下生存，但布罗克把这些生物可以生存的温度上限定在50℃以下，而细菌生长温度范围更广。

    在美国黄石公园92℃的温泉中细菌的某些种类能够生长繁殖。这就是好热性细菌。为什么好热性细菌能够抵挡住高温的呢？原来它们的DNA链上的碱基不同于其他生物，由DNA所产生的蛋白质和核酸具有不同的氨基酸组成，使这种细菌的抗热性能大大增强。

    对于好热性细菌的起源问题，不同学者有着不同的看法，最着名而又非常离奇的想法是着名的阿累尼乌斯提出的，他认为好热菌是从高温的行星——金星飞来的生物。比较公认的见解是认为好热菌是从好温菌逐渐或是通过飞跃适应环境演化而来的，但时至今日还没有一个确切的说法。还有待研究人员的进一步探究。

    蓝细菌

    蓝细菌原来与蓝绿藻是“一家人”，后来科学家们发现蓝细菌微生物的细胞核是原核的，即没有真正的细胞核，才把它同蓝绿藻区分开，另立了一个“门户”，改属原生生物界的光能细菌类而与真细菌并列，现称为蓝细菌。

    蓝细菌的形状分球状和丝状两种，球状的蓝细菌是单个的微生物，它具有两层细胞壁，在细胞壁的外面常包围有一或多层的粘质层，外形与细菌的荚膜或鞘相似。而丝状的蓝细菌是由许多个单个细胞串联在一起形成的，每个细胞彼此之间有孔道互相连通，形成一个整体。

    蓝细菌在地球上分布极广，从两极到赤道均有它的身影，但它的行动却并不快，均以滑行运动，而且体外没有如细菌鞭毛样的运动器官。由此看来，蓝细菌的存在已很久远了。

    蓝细菌是光合自养菌，能利用光能自行合成养料，并且能耐受极端的环境条件，例如：在干旱的沙漠地区，单细胞的蓝细菌能在岩石层下的缝隙内，利用少量湿气和日光生活。对于蓝细菌的生殖，人们现在只知道无性繁殖阶段，还没发现有性生殖。繁殖时，典型的由一枚母细胞分裂成两枚子细胞，比较简单。

    蓝细菌能进行光合作用，生物固氮，是一种较原始的自养生物，对它的研究还不很深入，有许多问题有待后人来解决。

    放线菌

    放线菌在自然界的分布极为广泛。在高山深海和北极地区都有它们的存在，尤其在土壤中，无论是数量和种类都是最多的。由于最初发现的放线菌的菌落呈辐射状，因此而得名放线菌。

    放线菌的菌体为单细胞，其结构与细菌基本相似。大部分真放线菌菌丝由分支的菌丝组成。菌丝分两种型态，一种为匍匐生的基内菌丝，基内菌丝发育到一定阶段后，向空间生长伸出另一种菌丝——气生菌丝。气生菌丝叠生在营养菌丝上面，它可能满盖整个菌落表面，呈棉絮状，粉状或颗粒状。

    除少数种类外，绝大多数的放线菌都是异养菌，需要依靠外界的营养物质来生活。但它们的食性颇为不同，有的喜欢吃简单的化合物，另有一些专喜欢啃硬骨头，以纤维素和甲壳质为食。现在对放线菌的研究很多，它的重要经济价值就在于放线菌能产生各种抗生素，抗生素能有效地防治人类和牲畜的传染性病害，抗生素能有效地抑制和杀死各种细菌，对防治动物病害和植物病害有着重要的意义，是对人类有用的一群微生物。

    立克次体

    立克次体这一名字是为了纪念一位名叫立克次的医生，是他首次在1909年研究落矶山斑疹热时首先发现这种病原体。次年，由于感染斑疹伤寒而死去。

    这种立克次体是介于细菌与病毒之间的专性细胞内寄生的原核型微生物。它具有与一般细菌类似的形态、结构和繁殖方式；又具有与病毒类似的在活细胞内寄生生长的特性。

    立克次体能侵染人类，诱发疾病，它们一般经携带立克次体的节肢动物叮咬或其粪便污染伤口而感染人。立克次体侵入人体后，常在小血管的内皮系统中繁殖，引起细胞肿胀，增生，坏死，循环障碍及血栓形成，并且立克次体具有毒性物质，能引起红细胞溶解，甚至弥散性血管内凝血，休克而死亡。对于立克次体目前尚无理想的用于预防接种的疫苗。所以对于立克次体防治的根本措施是搞好环境卫生，防止节肢动物的叮咬，对于患者可用氯霉素或广谱抗生素来治疗。

    支原体

    支原体也称类菌质体，是目前已知的离开活细胞可以独立生长、繁殖的最简单的生命形式和最小的细胞型生物。

    支原体的外形呈高度的多态性，基本形状为球形和丝状。此外还有环状，星状，螺旋状等不规则形状。与其他细菌不同，支原体没有细胞壁，只有细胞膜，在人工培养基上生长形成一种“油煎蛋状”的菌落，中间呈淡黄色或棕黄色，边缘通常呈乳白色或无色，好像一只煎熟的鸡蛋。

    支原体广泛分布在土壤，污水，动植物及人体中，多为腐生菌或共生菌。只有少数为致病菌。现在仅肯定肺炎支原体是人类原发性非典型肺炎的病原体，人类经肺炎支原体感染后，血清中可出现具有保护性的表面抗原体。还有可供诊断用的非特异性冷凝集素和MG株链球菌凝集素。

    经研究发现：支原体对热及抗生素敏感，所以在医疗中多用四环素、红霉素等抗生素来治疗支原体导致的疾病，疗效颇好。

    衣原体

    衣原体是一种比立克次体稍小的专性细胞内寄生的原核微生物。衣原体仅能在脊椎动物细胞质内繁殖，多呈圆形或椭圆形，没有运动能力。

    衣原体有自己独立的生活周期，衣原体分原体和始体两种形态。原体是一种圆形的小细胞，直径仅为0.3微米，具有极高的感染性，它可以进入寄主的细胞中形成一个空泡，把原体包围起来，原体逐渐长大成为始体，始体不断分裂，直到空泡中充满新的原体后，当寄主细胞破裂时，空泡也随之破裂，去侵蚀其他的细胞，这就是衣原体的致病原因。

    衣原体可直接侵入鸟类、哺乳动物和人类。衣原体中的砂眼衣原体是人类砂眼疾病的病原体，能引起结膜炎和角膜炎，是致盲的主要因素之一。鹦鹉热衣原体还可侵入鸟类的肠道引起鸟、禽的腹泻或隐性感染，人类如接触病鸟，也会由呼吸道侵入而引起感染。

    临床发现：衣原体对四环素、氯霉素和红霉素及乙醇、酚等化学药物都很敏感，所以临床上多用四环素类抗生素来治疗衣原体疾病。

    肺炎双球菌

    肺炎现在已不再是什么不可治疗的顽症了，然而在旧中国，穷人得了肺炎就像是接到了死神的邀请信一样。是谁这么厉害？它就是肺炎双球菌。

    如果把肺炎病人的痰注入小白鼠的体内，24小时内小白鼠全部死去。后来研究发现，肺炎双球菌有两种类型：一种称R型，不会使人得病，一种称为S型，会使人得病，将S型菌用加热方法杀死后注入到小白鼠体内，小白鼠是不会生病的。但如果将杀死了的S型菌和活的R型菌混合起来，一起注入到小白鼠体内时，意外出现了：小白鼠死了。被杀死的S型菌“阴魂”不散，借用R型菌的躯体又复活了。

    这种“借尸还魂”科学上称为“转化”。科学家们推测：一定是某种物质进入到活的R型菌中去变R型为S型了。后经实验证实，这种神奇的物质是S型肺炎双球菌的脱氧核糖核酸（DNA），将S型肺炎双球菌的DNA与R型肺炎双球菌混合培养在一起，结果R型菌均转化为S型菌，并遗传给了它们的后代。后来，这一现象在其他细菌中进行试验，也均获得了成功，这从另一个侧面证明：遗传物质确实是DNA。

    金黄色葡萄球菌

    在1975年2月3日，由东京飞往巴黎的日本航空公司的一架巨型客机上，144名乘客吃了飞机上的早饭后，突然都肚子痛起来，呕吐不止。飞行员只好临时改变航线，将乘客全部送到哥本哈根的医院抢救，虽然大部分恢复健康，但仍有个别乘客丧生。经查是由于给这架飞机提供食品的公司的疏忽造成的。其罪魁祸首就是一种小小的微生物——金黄色葡萄球菌。

    金黄色葡萄球菌是最常见的化脓性球菌之一，广泛分布于自然界及人体。人体皮肤和鼻咽部带菌率为20%～50%，医院的医护人员带菌率更高，有时可达70%，是重要的传染源，金黄色葡萄球菌能引起皮肤、粘膜，各种组织和器官的化脓性炎症，有时进入血流引起败血症。如污染食品后，会导致食物中毒。

    近年来，由于抗菌药物的广泛使用，本菌的耐药菌株已显着上升，对一些常用抗菌药物如青霉素的耐药菌株已高达90%以上。对少数新药还很敏感。对于该菌的防治主要是采取各种抗生素的治疗，药效不错，但金黄色葡萄球菌的耐药性仍不容忽视。

    酵母菌

    酵母菌是指一切能把糖或其他碳水化合物发酵而转化为酒精和二氧化碳的微生物。这是一个统称，并没有分类学上的价值。我们日常最常见的酵母菌就是家中用来发面做馒头的所谓“酵头”。如果你把少许酵头，搅和在清水中然后在显微镜下观察，你就会看到许多圆形的细胞，这些细胞就是酵母菌。

    酵母菌都是由一个细胞构成的，虽然也有几个或几十个连成一条线的，但它们彼此之间并不发生联系。仍然是各顾各的，我们把连成一条线的酵母菌称为假丝酵母。当条件合适时，酵母菌就开始为传宗接代做准备了。它们有两种方式来完成繁殖：一种是芽殖，在酵母菌细胞的一端，不断生出一个小细胞，细胞核也分裂出一份，进入到小细胞中，长到一定程度时，小细胞就脱离母体而独立生活了。另一种叫裂殖，就是酵母菌的核一分为二，同时细胞膜也从中间向内凹陷，最终一分为二，形成两个独立的细胞。

    酵母菌在人们的生活中起着重要的作用，它给人们酿酒、制面包、制馒头……，是人们不可缺少的好帮手。

    霉菌

    说“霉菌”大家可能不知道，但如果说“发霉”、“长毛”了，可能就会有许多人恍然大悟了。

    在日常生活中我们常常会遇到这样一些事：吃剩的馒头、米饭、糕点、长时间不用的皮包、衣服在它们的表面上常会长出一点点，一堆堆，一簇簇毛绒状的东西，并且发出一般浓浓的霉味，这就是霉菌，它们偷偷地潜伏在食品、衣服的表面上。刚开始时，颜色很淡，不易发现，但随着菌丝的不断生长，互相扭结，相互缠绕，颜色会逐渐加深，可以有黑、白、绿、灰、棕土、黄……各种颜色。并且只要温度，湿度合适，霉菌就会大面积蔓延，造成极大的损失。

    1960年，在英格兰的一家养殖场里的十多万只火鸡突然全部昏迷不醒，不到几天功夫就全部死去。科学家们经过一年多的调查才发现原来是火鸡们吃了发霉的花生粉后才发病的。在发霉的花生粉中有一种霉菌——黄曲霉，它能产生一种带荧光黄曲霉毒素，杀害了这些火鸡。但霉菌有过也有功，青霉产生的青霉素在二战中救活了无数的伤员；米曲霉和酱油曲霉给人们酿造酱和酱油；柠檬酸，抗生素的生产中也有霉菌的身影。只要妥善利用，霉菌也会成为人类的朋友。

    青霉

    夏天，吃过的柑橘皮上常会长出一些绿色的毛绒绒的霉菌来，它们就是我们要认识的青霉的一种——橘青霉。

    对于青霉大家也许陌生，但是它的产品——青霉素，你一定听说过吧！自从1927年英国科学家弗莱明发现青霉的抑菌作用以来，用青霉素挽救了无数细菌感染病人的生命。我国民间也流行着用橘皮泡水喝治感冒的作法。

    实际上，在空气中、土壤里、果实的表面上都附着多种青霉的孢子。青霉菌与酱霉、曲霉的关系都很接近，只是青霉菌的分生孢子梗与众不同而已，它不是在顶端形成一个球状体，而是连续的长出短分支，短分支再长出短分支，顶端分隔成一个个小的分生孢子。整个分生孢子梗就像一把扫帚一样，这也是青霉的一个重要特征。

    青霉菌对人既有益也有害，它能使我们的食品，衣物全部腐烂霉变，使农产品受到大的损失，而另一方面它又能产生青霉素、柠檬酸、葡萄糖酸等有机物，为人类治疗疾病，创造财富。青霉菌就是这样一种既有益又有害的细菌。

    甲烷菌

    在我们生活的地球上，大自然慷慨的为人类准备了各种能源，如煤、石油、天然气、以及现在越来越重视的原子能。但这些能源并不是取之不尽，用之不竭的，能源专家们估计可能在100年内，就将被消耗殆尽。如果能源都消耗光后人类如何生存？那时就只有依靠“生物能”。

    生物能，顾名思义，当然是生物产生的能源。我们通常称之为“沼气”，它是由一些微生物在发酵时所排出的气体构成，这种气体是可以用来燃烧的，这就成了人类需要的能源了。这种能产生沼气的微生物就是我们今天要认识的“甲烷菌”。

    甲烷菌的性格、脾气也与其他微生物不同，只有在无氧的条件下才能正常的生长繁殖。所以现在人们常常利用这一特性，人工构建一些密不透气的池子，在里面放上甲烷菌爱“吃”的食物，如各种农作物的茎、叶及许多排泄物、废弃物。这样甲烷菌就能生长并放出一种无色、略带一点蒜臭的可燃性气体。这就是沼气。

    沼气的用途很多，可以照明、烧水、煮饭，并可用于发动机器，此外，沼气发酵后的剩余物还可用于肥田。所以发展沼气既能制取便宜的生物能源，又能得到质量好的肥料，可谓一举两得。

    蝗虫霉

    如果你是一个注意观察大自然的人，那么你也许会注意到在生长茂密的水稻叶子上，常常会发现有些蝗虫一动不动地停留在水稻叶子上僵死了，在蝗虫尸体的周围还会布满许多小白点。

    这些蝗虫就是被蝗虫霉所杀死的，那些小白点就是蝗虫霉的孢子囊。蝗虫霉是怎样杀死蝗虫的呢？原来当蝗虫霉的孢子落在昆虫身上后，在温度和湿度适宜时，就发芽生长。孢子的发芽管穿过昆虫的表皮，侵入体内，形成菌丝。菌丝到达血液后，产生一种很短的，成段的虫菌体，这些虫菌体随血液分布到昆虫的全身，不断侵害虫体的脂肪、肌肉和神经组织，于是虫体便逐渐涸竭死亡。染病的昆虫最初表现为极度萎靡不振，行动迟缓，临死前，它会爬到植物的顶端，紧抱植物的茎或叶而僵死。蝗虫霉对于消灭自然界的蝗虫起很大作用，其死亡率可达98%，是以菌治虫的一个好材料。

    白僵菌

    在杀虫真菌中，白僵菌有着极为重要的地位，白僵菌占昆虫病原菌的五分之一还要强。在欧、亚、非、澳及南北美洲均有白僵菌的分布。

    白僵菌的传播主要依靠分生孢子，借助于气流，雨水或虫体间相互接触，传染给健康虫体。白僵菌或通过口腔、气孔、伤口直接侵入虫体，或分泌几丁质酶等酶类，溶解昆虫体表的几丁质外壳，侵入虫体。进到虫体内后直接吸收昆虫的体液生长，逐步蔓延，直至使虫体的各种组织全部破坏。最后，当菌丝体吸尽体内养分后，便沿着虫体的气门间隙和各环节间膜，伸出体外，形成气生菌丝，然后再产生孢子。此时，可看到虫体上覆盖着一层白色的茸毛。“白僵菌”这一名称由此而得来。

    白僵菌虽然能致许多种昆虫于死地，但却对人畜无害。但对家蚕和柞蚕等益虫也有较大的伤害。因此，利用白僵菌杀灭害虫时，要加倍小心，防止对当地的养蚕业产生不良影响。

    绿僵菌

    大量农药的使用，严重危害着人们赖以生存的环境。而且害虫的抗药性不断增强，农药效果越来越差，对各种害虫的生物防治工作已经迫在眉睫。在农业害虫的微生物防治措施中，白僵菌颇具盛名，绿僵菌却很少有人知道。

    其实，绿僵菌可以说是微生物防治的“元老”。早在1879年，利用微生物消灭害虫的第一次实验就是利用绿僵菌感染奥国金龟子幼虫的方法进行的。后来，由于没有掌握它的生活规律，施用方法不当，防治害虫效果不很稳定，应用一直受到限制。

    近十几年来，由于科学家对绿僵菌深入研究的进展，取得了可喜的成果。研究表明，绿僵菌的菌丝体穿破害虫的表皮进入害虫体内，在血腔中生长，并且产生毒素，毒素刺激害虫组织变质，使害虫的细胞膜坏死，导致细胞脱水死亡。在外界环境适宜的条件下，长出绿色的分生孢子，以感染其他的害虫，周而复始，达到杀死大量农作物害虫的目的。开展绿僵菌的研究，对于农业害虫的生物防治，具有重要意义。

    根瘤菌

    大家知道，氮元素是植物生长所必需的三种大量元素之一，这种资源在自然界里是十分丰富的，空气中约有80%是氮气。但这些氮气都是以游离的氮分子形式存在的，植物无法吸收利用。这就需要根瘤菌的“帮助了”。

    如果你把花生大豆之类的豆科作物连根拔起时，就会发现在它们的根部有许多的小疙瘩，这就是根瘤菌的“家”。可在实验室中无菌培养的豆科小苗却没发现根瘤，原来根瘤菌有一种本领，只要遇到豆科植物的根，它们就能钻进去，一直到根毛的中央，刺激根部细胞的分裂，形成一个小瘤。它们就在这些小瘤中“生活”，把存在于土壤中的、游离的氮分子变成能被植物利用的氮的化合物。生物学上把这种作用称为固氮作用。

    根瘤菌的固氮本领相当高强，一亩豆科作物根瘤菌在一年的时间内，可固定20～30斤氮，相当于施用100～150斤硫酸铵化肥的效果。在我国，劳动人民很早就知道利用微生物固氮来提高土壤肥力，采用把瓜类和豆类农作物在同一块地里轮作的方法提高产量。近几十年，大量施用化肥对土壤结构破坏极大。如能利用根瘤菌来进行生物固氮，将大大缓解这种状况，真正实现绿色农业。

    新知博览——五世同堂的微生物

    对于动物和植物人们是比较熟悉的，而微生物有些人就陌生了。其实，它们在生物界里的资格最老，历史最悠久，可人们发现它们还只有300多年的时间。微生物的个儿很小，平时我们的肉眼是看不见的，它们有着惊人的生长和繁殖速度，是任何动物、植物所无法比拟的。通常，10多分钟时间微生物就能由小变大，而猪体重增加一倍需30多天时间，野草体重加倍也得10多天。如果条件适宜的话，20分钟微生物就能产生新的一代，不到一个半小时便能“五世同堂”了。

    在人体的大肠中有一种大肠杆菌，它的繁殖力更为高强，在37℃的牛奶中，只需12.5分钟就能分裂一次，产生新的一代。如果以通常所说的“20分钟”分裂一次来计算，那么一个大肠杆菌在24小时后就可产生4.71021个后代，48小时产生的后代有2.21043假如每个杆菌的重量为十亿分之一毫克，那么两天后，一个杆菌的后代总重量为2.21025吨，相当于3680个地球那么重。当然，由于各种条件的限制，微生物是不可以一直保持这各种繁殖速度的。人体掌握了微生物的这些特点，通过人工创造好的条件培养各种微生物，我们就能得到许多有用的产品。如喝的酒，吃的酱，及治病用的各种药物。

    微生物有哪些特点

    微生物也像动物、植物一样，具有生命，它可以由小长大，可以“生儿育女”，繁殖后代，也可以“吃”进食物，排出废物，它也会死亡。也就是说，生命体（无论动物、植物）所有特征它都具有，只不过是它的个子特别小，小到我们根本无法用肉眼看到它，只能借助显微镜才能看到它。

    不过除了具备动植物的特点外，微生物还有一些自己的特点。

    生长繁殖快

    微生物是没有雌雄之分的，因此它们的繁殖方式也与众不同。比如细菌，就是靠自身分裂来繁衍后代的。只要条件适宜，20分钟就可以分裂一次，不到一个小时，就能“五世同堂”了。如果任其一直繁殖下去，只有在显微镜下才能看到的一个小小的微生物，不到两天时间，它的子孙后代聚集在一起就可以达到地球那么大了！

    虽然这种呈几何级数的繁衍常常会受到环境、食物等各种条件的影响，实际上不可能实现，但这也足以使其他动植物们望尘莫及了。

    应变能力强

    微生物的另一个特征，就是善变，这种特性也让它们能在其它生物难以生存的环境中依然可以安居乐业。有些微生物在90℃高温的水中也能活动自如，有些微生物在稀酸水中也能正常生存。

    在自然条件或人为因素的影响下，微生物的“儿子”还可以变得比“老子”有本事，并且这种本事还能遗传给后代。这种现象叫做变异，变异后的菌种就叫做变种。

    在生产实践中，人们通常会利用各种条件迫使微生物发生变异，从而获得具有优良特性的变种。比如，可以让不耐高温的菌类改变旧习，适合高温环境，用以解决其在工业生产中的降温问题；毒性弱的微生物可通过变异使它的毒性增强，用来杀灭农业中的害虫。青霉素在刚刚投产时，菌种只能产生几十个单位的青霉素，而经过多次变异后的变种，它就可以生产出几万个单位，大大提高了抗菌素的生产水平。

    利用微生物的变异特性不仅能提高产量、扩大品种，而且能提高产品的质量，简化繁杂的生产工艺。因此可以说，广泛采用微生物变种是一个极为有效的发展微生物生产的途径。

    嗜好千差万别

    微生物依靠什么食物为生呢？研究发现，微生物的口粮是各种含碳的物质，通常人们把凡是微生物能利用的含碳物质都称为碳原。

    不同的微生物对碳原的要求也是千差万别，比如异养型放线菌对淀粉、纤维素、麦牙糖、葡萄糖、有机酸、蛋白质等许多有机物都很喜欢，而且口味很宽。而酵母菌最喜欢吃的是麦芽糖和葡萄糖，对淀粉则不屑一顾。还有的菌吃起石油来津津有味，有的菌却只食动植物的尸体。还有一些微生物需要依赖别的生物细胞提供现成的营养物质，它们被人们称为寄生菌。

    在研究和利用微生物时，人们通过会根据微生物的嗜好不同，将各种营养物质按一定的比例配合起来，再加上水就成为培养基。好的培养基可以充分发挥生产菌的生物合成能力，从而达到最大的生产效果。

    习性特别古怪

    我们知道，氧气是维持动物、植物和人类生命必不可少的气体，但是微生物却十分古怪。有些微生物见了氧气就不能生活，甚至死亡，这类微生物被称为厌氧微生物，如破伤风杆菌就属这一类，伤口愈深，与空气隔离无氧，它就生长得愈好；而有些微生物则正好相反，它们就必须要在有氧气的环境下才能生活，这类微生物被人们称为好氧微生物，诸如一些产生抗菌素的微生物就属于此类。人们在利用它们生产抗菌素时，常常需要供给它们专用的空气，它们才能正常生长。

    还有些微生物是介于厌氧微生物和好氧微生物之间的类型。在有氧的时候，它们能够生活，在无氧时也能生活，所以也被称为兼性微生物。平时我们家里蒸馒头用的发面“起子”，其中的酵母菌就属于兼生微生物。当发面时，将它揉入没有空气的面团里，只要温度适宜，它们就能在面团中生长繁殖，同时还产生二氧化碳，使面团中出现许多小空泡，这就使做出的馒头松软好吃。而在有氧气的情况下，酵母菌也能照样生长繁殖，比如酱油或醋放置时间过长时，在与空气接触的表面就会长出一层“白膜”，这就是酵母菌体形成的。当然，这种“白膜”会损害酱油、醋原有的风味，令其变味。

    新知博览——微生物的顽强毅力

    在漫长的进化历程中，微生物经受了各种复杂环境条件的影响和选择，结果使它们在抵御各种不良环境因素方面达到了生物界“冠军”的地位。

    它们有极强的抗热性、抗寒性、抗盐性、抗干性、抗酸性、抗碱性、抗缺氧、抗压、抗辐射以及抗毒物等能力，例如：从美国黄石公园温泉中分离到的一株高温芽孢杆菌可在沸水（92~93℃）下生活，如把它培养在恒化器内升温至100℃还能生长；如果同时升高压力，则温度提高到105℃时还能生长。有些嗜冷菌可在－12℃生活。有些嗜酸菌，生活在PH0.9~4.5的环境中。还有些嗜压菌生活在海底10000米，水压高达1140个大气压处。

    世界上最着名的咸水湖——死海，其含盐量虽高达23%~25%，还有许多细菌生活在其中，故从微生物学家的角度来看，死海根本不“死”。可见如此有顽强毅力的生物不愧为生物界的冠军。

    无处不在的微生物

    微生物虽然小，我们肉眼看不见，但它们却无时无刻不存在于我们的四周，空气、土壤、水等等，都有微生物的存在，就连我们的身体里、衣服上、皮肤上、手上，也有许多微生物存在。

    土壤中的微生物

    土壤具有各种微生物生长繁殖所需要的各种条件，因此，土壤也是微生物生活的最好场所。

    首先，土壤中有丰富的有机质，可以为微生物提供碳源、氮源和能量；同时，土壤中还有丰富的无机矿物质，可以为微生物的生长提供矿物养料；土壤的良好持水性，还能保证微生物生长繁殖所需要的水分；土壤的多孔性，也使其中贮留了许多空气，可以满足好气性微生物的生长需求。

    其次，土壤的酸碱度接近中性，渗透压在3～6大气压之间，这个条件与微生物生长繁殖所要求的非常相似；而且土壤中温度相对稳定，这些都能满足微生物生长繁殖的要求。因而，土壤事实上就是“微生物天然的培养基”。在土壤中，微生物的种类最多，数量也最大。据估测，通常每克肥土中就含有几亿至几十亿个微生物，即使贫瘠的土壤，每克中所含的微生物量也在几百万至几千万之多，其中既有非细胞形态的微生物，也有细胞形态的微生物及藻类、原生动物等。

    土壤中的微生物以细菌最多，通常占土壤微生物总数量的70％～90％，主要是腐生性菌，还有少数是自养性的。细菌虽然小，但由于数量多，所以生物量也高。所谓生物量，就是指单位体积中活细胞的重量。据估计，土壤中细菌的生物量如果以每亩半尺深耕作层的土壤重15万千克计算，那么每亩土壤的这一深度内细菌的活重为90～230千克。以土壤有机质含量为3％计算，其中所含细菌的干重约为土壤有机质的1％左右，而占土壤重量的万分之三左右。而且由于它们个体小、数量大，与土壤接触的表面积特别大，因此也成为土壤中最大的生命活动面和最活跃的生活因素，时刻不停地与周围环境进行着物质交换。

    土壤类型不同、深度不同，季节的不同，降水量的多寡，土壤反应，耕作制度等，都会对细菌的分布和活动产生影响。通常来说，富含有机质的黑钙士要比有机质缺乏的灰化土含有的细菌多得多，而且表层土中的数目和种类也都比深层土中多。尤其是硝化细菌、纤维分解菌和非共生固氮菌等，更是会随着土层深度的增加而急剧减少。

    土壤中的有机质矿化以春秋两季最甚，因此菌数也会相应增加。土壤中含有的空气和水分是对立的，降雨量多，就会碍及通气，好氧性细菌的数量就会减少。土壤过酸或过碱，对很多细菌的生长都是不利的，而耕作则可以改善土壤中空气和水的状况，促进好氧性菌的活动，从而有利于有机质的分解。

    放线菌在土壤中的数量也很大，仅次于细菌，每克土壤含有几百万到几千万的菌体和孢子，约占土壤中微生物总数的5％～30％。放线菌大多喜欢碱性富含有机质的温暖土壤中存活。

    放线菌数量虽然不如细菌多，但由于其体积比细菌太大几十倍到几百倍，因此在土壤中的生物量也不低于细菌。通常来说，放线菌的耐干燥能力要比细菌强，能存在于干燥的土壤乃至沙漠中，随土壤深度的增加而减少的速度特比细菌慢。因此，深层土壤中放线菌往往比其他微生物要多。

    土壤中还有真菌存在，主要分布于土壤的表层。由于它们喜酸性，因此在酸性森林土壤中含量更多。真菌的数量要比细菌和放线菌少，每克土壤只含几万至几十万个，但由于其菌丝很粗，个体体积要比细菌和放线菌大，所以它们的生物量也不少。土壤中的真菌主要有霉菌、酵母菌和担子菌等。这些真菌通常都有很强的分解能力，有不少真菌都能分解许多微生物所不能分解的纤维素、木质素等物质，从而有助于改善土壤的结构，提高土壤的肥力。

    此外，土壤中还含有藻类和原生动物等。藻类具有光合色素，能通过光合作用增加土壤中的有机物；原生动物是土壤中异养的小动物，可以吞食各种有机物、藻类和菌类等，对土壤中的物质转化和在藻类、菌类数量调节方面起着重要作用。

    水中的微生物

    水是微生物天然生存的环境。由于水源、水质的不同，比如海水、江河水包括静水（如湖泊、池塘水）和流水（江河等），其中所含微生物的种类和数量也有很大差异。

    通常来说，水中微生物的分布会根据水的理化条件和进入水中微生物数量的不同而有很大差异。在静水池中，微生物的数量比较多，而流水中则比较少；而池水和湖水中微生物的数量，则取决于水中有机质的含量，一般有机质越多，微生物的量也越大；地下水、井水和泉水中，由于经过很厚土层的过滤，含有营养物质少，因此微生物数量也比较少。

    但是，不同地层的地下水中所含的微生物种类数量也不同。在含石油的地下水中，含有大量能分解碳氢化合物的细菌；在泉水中如果含铁，那么还经常会有铁细菌，含硫则可能发现硫细菌。海水由于特殊的盐分、低温、高压等情况，不利于微生物的存在，因此海水中的微生物数量就比淡水中的少，但海底由于有机沉积物多而含有许多微生物。

    通常根据水中微生物的不同来源，可以将它们分为三类，分别是原生物生物群、来自土壤中的微生物和来源于污水中的微生物。

    原生微生物群是天然和生活在水中的一群微生物，在水中和水底沉积物中具有较稳定的组成，在不同的水中都可以发现它们，因此属于是水中的“常驻人口”。

    土壤中的微生物主要附着在土壤微粒上，由于各种作用，如风吹、雨淋等，被带入水中，但在水中也占有一席之地。

    来源于污水的微生物，主要是由于工业污水和居民的生活用水不经处理就被直接排放到江河中，导致水质受到极大污染。在这些受到污染的水中，可能含有伤寒杆菌、志贺氏杆菌、霍乱弧菌等致病菌。人喝了这种水后，就可能会患上相应的疾病。

    空气中的微生物

    由于空气中缺乏营养，缺乏微生物生存的条件，因此空气中存在的微生物是暂时而有限的。尽管如此，空气中还是含有相当数量微生物的。

    空气中的微生物主要来自于土壤中飞扬的灰尘、水面吹起的小液滴以及人与动物体表的干燥脱落物和呼吸所带出的排泄物等。这些有微生物吸附的尘埃和小液滴会随着气流在空气中传播。

    通常来说，空气中的微生物数量直接取决于空气中尘埃和地面微生物的多少。大工业城市上空的微生物最多，乡村次之，森林、草地、田野上空比较清洁，而海洋、高山及冰雪覆盖的地面上空微生物量就很少了。而且，空气中微生物的垂直分布也会随着高度而改变，离地面越高，空气越洁净，含有的微生物量也越少。

    室内空气的微生物量通常要比室外多，尤其是公共场所，如电影院、学校等地方，每立方米空气可含2万个以上细菌。

    空气中所含的微生物种类主要是真菌孢子、细菌芽胞和某些耐干燥的球菌，如葡萄球菌等。空气一般不含病原微生物，但在病人、病畜附近，传染源排出的病原体也会散布到空气中，尤其是一些呼吸道传染病。例如，某地正流行流行性感冒，那么该地空气中就含有许多流感病毒，通过空气飞沫传播，该病就可很快在易感的人群中流行开来。

    此外，还有许多能耐干燥的病原菌，会随病人、病畜的分泌物、排泄物而排出体外。当这些排出物干燥后，病菌也会随尘土飞扬散布在空气中。当然，许多病原菌在空气中逗留的时间是短暂的，它们能很快被日光杀死。但在阴暗角落，有些耐干燥病菌则可长久存在。如结核杆菌在尘埃上，9个月还有感染力，这样的病菌就比较危险了，因此如有条件，要经常开窗通气，并经常消毒以保持空气的新鲜和洁净。

    人体上的微生物

    人的体表和体内是许多微生物的生活场所，但这些微生物通常不会给人体带来伤害。

    在人的大肠中有许多丰富的营养物质，又有合适的酸碱度、温度，于是这里就成了微生物生儿育女、定居生栖的地方。常见的大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌等，都生活在人的大肠中。

    不过，这些菌群也并非白白在人的肠道内享受吃喝，它们还会向人体贡献出许多具有生理活性的物质，比如可以提供维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素K、叶酸、氨基酸等物质，参与食物的消化和吸收。如果我们服用抗菌素药物时间较长，剂量过大，药物就会杀死了这些微生物，就会导致正常的菌群失调，引起维生素缺乏、腹泻等病症。所以，医生通常对这类抗菌素药物并不会随便放手使用。

    人的皮肤上也经常会有附着很多微生物，比如链球菌、小球菌、大肠杆菌、霉菌等。一旦皮肤损伤，致病菌就会侵入伤口，引起化脓感染。我们在打针时，护士会用酒精消毒皮肤，就是为了防止皮肤上的微生物随注射器针眼进入人体，引起疾病。

    人的口腔里也有微生物，口腔中所含的食物残渣和脱落的上皮细胞，就是微生物良好的营养物，而且口腔里的温度也很适宜微生物的生长繁殖。所以，我们的口腔中有各种球菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌等生存，这些微生物在分解利用食物中的糖类时会产生许多有机酸损坏牙齿。因此，养成饭后漱口、睡觉前刷牙的良好卫生习惯，可以减少口腔中微生物的数量，保持口腔清洁和保护牙齿。

    此外，在鼻腔、咽喉等部位还常有白喉杆菌、肺炎双球菌、葡萄球菌和流感杆菌，在眼结膜、泌尿生殖道中也都有一些微生物生存，其中一些致病菌一旦遇到皮肤破裂，服抗菌药过多，人体过度疲劳时，便会使人患病。

    食物中的细菌

    水果被碰伤后容易霉烂；夏天饭菜放置时间稍长会变馊；馒头时间长了会长霉；鱼、肉长期存放会发臭：……这些变化都是由微生物引起的。食物会由于微生物的生长繁殖使得营养遭到破坏而变味，人如果吃了这样的食物是很危险的，一些肠道球菌、粪链球菌等在进入人体后会引起呕吐、腹泻等症状。

    肉、鱼、蛋类食品如果带有沙门氏菌，人吃了后可以引起伤寒、腹疼及发烧。微生物给食品带来的危险性，有的是因为致病菌随着食物侵入人体生长繁殖造成的，有的则是微生物能产生强烈的毒素，如葡萄球菌可分泌一种肠毒素，使人呕吐、腹疼，能引起人急性中毒的黄曲霉毒素就广泛地存在于粮食、油料、水果、蔬菜、肉类、乳类、酱和饲料中。对食物进行严格微生物学检查，是食品加工业必不可少的步骤。

    新知博览——世界上最古老的化学家

    你可曾听说过谁是世界上最原始、最古老的“化学家”？他既不是欧洲人，也不是非洲人；既不在人类文明史发达的中国，也不在文化悠久的希腊。而是至今仍然健在，人肉眼看不见的微小生物。这就是我们平常所说的微生物。

    在生物世界上，微生物是一个足有几十亿年历史的“小人国”。其“国民”个个身体矮小，最甚者只有一根头发粗细的几十分之一。在自然界的物质转化过程中，微生物的作用是任何生物都无法比拟的我们之所以称它们为“最古老的化学家”，是因为它们在常温常压下，无需任何特殊装置和强大的能量，就可以在体内进行成千上万种的化学反应。而且一些用现代化学方法不能合成的物质，微生物却可以多快好省地制造出来。由于微生物具有如此高超的技术，自古以来，人们就利用它们来制造酱油、酒、醋、面包等食品。

    如今人们还在驱使这些“最古老的化学家”去完成各种合成过程，生产像氨基酸、维生素、抗菌素、抗癌药物以及与人类生命有重大关系的物质等等。可以说如果没有微生物，人类世界就无法生存下去。

    微生物的生活

    和其他动植物一样，微生物也有属于它自己的独特的生活，甚至它也像人类一样有吃穿住行和睡觉等等，甚至还有爱美的生活行为。在微生物的生活中，有勤劳的微生物，也有懒惰的微生物。

    微生物的食物

    数以万计的微生物无处不在，无处不有，它们靠什么生活呢？实际上微生物是一批饕餮食客，它们贪吃无厌。山珍海味、蔬菜水果、肉类糕饼，都是它们喜欢的食品，就是浆糊、皮鞋、衣服、垃圾、甚至动物的尸体和粪便，以及腐烂的木头等，均是它们吃食的对象。却也有些微生物吃得很“清淡”，它们只要吃些空气里面的氮气，就得以维持生命。

    但有的微生物口味很特别，喜欢吃铁、硫磺、石油等东西。食谱之广，真乃洋洋大观。说来奇妙，这些微子微孙一时找不到食物，它们也不在乎，饿上一月半载也无妨，但只要遇上可吃的东西，那就“当吃不让”，风卷残云地吃个痛快。它们能把地球上的一切生物残躯遗体吃个精光，称得上大自然的清洁员。

    由此可见，地球表面经过千万年来的积累，没有被生物尸体充塞满，还亏得这些微生物立下的功劳呐！

    微生物偏食吗

    你知道科学家在实验室是如何培养微生物的吗？微生物那么小，又怎样才能看见呢？

    实际上，科学家采用一种极简单的方法来培养微生物，他们配制一种透明的固体，叫做培养基，在它上面培养微生物。培养基的配制有许多种方法，这要依照你所要培养什么微生物而言。

    例如培养细菌要用肉汁蛋白胨培养基，培养放线菌要用高氏一号合成培养基，培养酵母菌用麦芽汁培养基，培养霉菌用查氏合成培养基。每种不同的培养基含有不同营养物质成份，PH值不同，培养微生物的目的不同。不同的微生物像小孩子一样喜爱吃不同食品，所以在营养物中加入某种微生物爱吃的成份，这种微生物就长的特别好，而其他微生物不爱吃这种食品，造成营养不良，发育不全，自然就不爱生长，结果就造成在特定培养基上只有某种微生物生长的局面。这就是微生物偏食对科学研究有重要价值的原因。

    微生物贪吃吗

    自从列文·虎克第一个看到微生物以来，300多年来，科学家们对微生物的认识逐渐加深。研究发现微生物是一个名符其实的贪吃的“大肚汉”。

    现已发现，凡是动植物能够利用的营养物质，如淀粉、麦芽糖、葡萄糖、有机酸、蛋白质、维生素……微生物均能来者不拒，照单全收；一些动植物不能利用的物质，甚至是剧毒的物质，微生物也照吃不误。剧毒的氰化物是一些镰刀菌，放线菌和假单胞菌的美味佳肴，空气中的氮气是固氮菌的餐桌主食；一些复杂的有机物如鱼虾外壳中的几丁质，现代工业的产物石油，塑料酚类，也能成为微生物的开胃点心。

    可以毫不夸张的说，只要有新的有机物合成，不管它的结构如何新颖复杂，只要一遇到微生物，肯定逃不掉最终彻底毁灭的命运。但微生物在自然界中各种元素和氮、磷、钾、碳的循环中起着重要的作用，没有微生物的分解作用，物质会越来越少，世界将会因为不能进行物质循环而最终永远的停止下来，所以说微生物在自然界中的作用还是很大的，只要善于利用，就会变废为宝。

    勤劳的微生物

    微生物的世界也是千奇百怪，有的爱美，有的偏食，有的懒惰，有的自然就很勤劳。这类勤劳的微生物像人类一样自己动手丰衣足食，用劳动汗水换取自己所需的营养物质。

    它们能以CO2作为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长，主要包括藻类植物，蓝细菌和部分光合细菌。其共同特征是含有光合色素，能主动进行光合作用，并且能在完全无机的环境中生长。

    并且，它们中另一部分也能在完全无机的环境(即只有无机物质，没有有机物质)中健康地生长，并且也以CO2作为唯一碳源或主要碳源，唯一不同的是它能通过无机物的氧化取得能量，而不依赖于叶绿素的光合作用。这两类微生物的共同特征就是都能主动创造营养物质，通过不同方法把CO2氧化为碳水化合物，作为自身营养物质。根据其能量源的不同，科学家把前一类微生物称为光能自养型微生物，把后一类微生物称为化能自养型微生物。这两类微生物都勤劳地劳作，被我们喻为“勤劳的蜜蜂”。

    懒惰的微生物

    微生物世界中既然有勤劳的微生物，当然也有懒惰的微生物，它们自己不劳动，只靠从别人那里获取营养物质为生。但在这群懒惰微生物群体中，有一类相比之下还比较勤劳，它以光能为能源，以有机物作为碳源，通过光合作用把有机物转变为自身生长所需要的物质。尽管它勤劳，它还是要从别处获取有机物后才能工作。科学家把这群微生物称为光能异养微生物。

    剩余的懒惰微生物，科学家把它们称为化能异养型微生物。它与光合异养型微生物的区别是不利用光合作用，而利用化能合成作用，甚至它们有的一部分完全依靠从别处获取养料。根据有机物的来源不同，可以把懒惰的微生物分为腐生菌和寄生菌。腐生菌利用无生命的有机物质，而寄生菌从活的有机体中获取营养物质。

    自然界中还存在着不同程度的即可腐生又可寄生的类群，称为兼性寄生菌。寄生菌和兼性寄生菌大都是有害的微生物，可引起人和动物的传染病和植物病害。腐生菌虽不致病，但可使食品等变质，甚至引起食物中毒。化能异养型微生物的种类多，数量也多，包括绝大多数的细菌、放线菌、所有的真菌和病毒。

    微生物的衣服

    我们人类是需要穿衣服的，动植物也有自己的衣服。动物的衣服是它的皮毛，植物的衣服是细胞壁以及它外面的附属物。不要认为微生物都是“赤身裸体”一丝不挂的。其实，它们有些也穿着一身特别的“衣服”。科学家给这种衣服取名叫“荚膜”。不过，在一般情况下，这套特殊的衣服是看不见的，它是透明的，就是放到科学的眼睛——显微镜下也难于看清。

    聪明的科学家想出一个好办法，将它们这套衣服染上红或紫的颜色，这样才使它们原形毕露。实际上，这身隐身衣是微生物自己编织的一种透明的，非常整齐的，粘度极大的一种物质。一般情况下，一个微生物自己穿一件衣服，也有些“家庭贫困”的两个或几个微生物共同穿一件衣服，科学家把这种现象称为“菌胶团”。微生物有了这层衣服的保护就不再害怕外界敌人的侵害。因为这套衣服是由粘性极大的物质构成的，所以，它可以粘附在任何一处微生物非常喜爱的地方，在此安家落业，繁衍子孙。

    微生物的发型

    微生物的长相千奇百怪，有谁会相信它会长头发呢？说来也奇妙，有些微生物确实长有头发，而且有自己独特的发型。科学家给微生物的头发取了一个名称，叫“鞭毛”。

    众所周知，人的头发是由一种蛋白质组成的，微生物的头发也是由一种特殊的含有硫元素的蛋白质组成的。微生物的头发着生的位置不尽相同，有的只生在一端，有的生在两端，有的只有一根，有的有两根，有的甚至全身长满了毛。实际上微生物的头发——鞭毛，是一种运动器官，微生物就依靠它在水中自由游动。但鞭毛极其纤细易于脱落，失去鞭毛的微生物就不能再运动了。但它不会死亡，依旧活的好好的。

    并不是所有的微生物都有鞭毛，如球菌中只有尿素八叠球菌有鞭毛；杆菌中只有一部分有鞭毛；所有的丝状菌、弧菌、螺旋菌都有鞭毛。鞭毛在微生物的生命活动中起重要作用，这种头发是每个微生物都梦寐以求的，但也不是每个微生物都能如愿以偿的。

    微生物的睡眠

    经过一天的紧张忙碌，我们人类就要在夜晚休息——睡觉，以补充有限的精力。可微生物是怎样休息的呢？科学家研究发现，微生物在不良条件下很容易进入休眠状态，不少种类还会产生特殊的休眠构造。干燥、低温、缺氧、避光，缺乏营养并加入适当的保护剂等条件都有利于微生物的休眠。

    据报道，有的芽孢经500～1000年，甚至经1900年的休眠后，仍有活力。1981年，前苏联乌拉尔山西麓彼尔姆州“五一”农庄的奶牛，在接触过一个考古遗址后都患了奇怪的炭疽病。经证实，这些奶牛是感染了该地1000年前曾流行的炭疽病菌的芽孢之故。1983年埃及考古部门在开罗南部萨加拉村附近的墓穴里发现了一些干酪片，经研究，这种距今2200年前的食物竟含有活的发酵菌。

    甚至还报道过三、四千年前金字塔中的木乃伊上至今仍有活的病菌。微生物的这种睡眠，使它保持了旺盛的生命力，当一觉醒来之时，又以新的生命体展现于世。

    微生物的旅行

    从前面我们已经知道，无论在土壤、空气、水中、人体上均有微生物的存在，人们每刻都与微生物打交道。微生物虽然栖息在土壤中，但它们经常飘游四方，到各处旅行。

    土壤中的微生物是最多的，但它们在土壤中的移动性较差。而水中的微生物也只能沿着江河水的流动而传播。所以最有效的旅行方式是飞行。它们坐在尘埃或液体飞沫上，凭借风力可以漫游3000千米，飞上2万多米的高空。如果这些微生物是致病性的，那么这次旅行，有时会带来沉重的灾难。

    例如：1918年的世界性流行性感冒，从法国开始，游遍全球，全世界有四分之一的人口患病，死亡2000万人。虽然微生物的旅行会给人类带来灾难，但只要我们了解它的规律，就可以防止于未然，甚至利用微生物的旅行为人类造福。科学家研制成一种能在空中飘游很长时间的气溶胶，并使杀虫微生物吸附在其上面，当发现病虫害时，用飞机喷撒，可一举歼灭害虫，并能节约大量的杀虫剂，可谓一举两得。

    新知博览——微生物对衣服颜色的喜好

    微生物也像女孩子一样非常爱美，科学家在实验室中用染液给它们染色时，它们有的喜爱红色，有的喜爱紫色，结果所有微生物被分成两类，一类穿红衣服组成红色方队，另一类穿紫色衣服，组成紫色方队。这是为什么呢？

    微生物学上把穿红衣服的称为革兰氏阴性细菌，把穿紫色衣服的称为革兰氏阳性细菌。这两类菌的细胞壁结构有所不同，在染色时发生不同的反应，革兰氏阴性菌的细胞壁分为两层，肽聚糖含量低，网孔较大，在染色过程中结晶紫——碘复合物容易被抽提出来，于是细胞被脱色而在复染时被染成红色；革兰氏阳性菌的细胞壁分三层，肽聚糖含量高，网孔较小，通透性降低，结晶紫——碘复合物被保留在细胞内，细胞不被脱色而呈紫色。可见爱美也是有原因的，它们也不是自由选择自己喜爱的颜色的，而是被动地选择，这是由它们自身细胞壁结构所决定，无法改变的。革兰氏染色在微生物鉴定方面起重要作用。

    微生物的繁衍

    微生物像人一样也需要通过繁殖来产生后代，繁衍种族。但是，微生物的繁衍跟其他生物的繁衍有很大的区别。

    微生物的繁殖

    微生物没有雌雄之分，它们繁殖后代的方式，与众不同，它是靠自身分裂来繁衍后代的。主要是将自己一分为二，二变为四，四变为八，就这样成倍的分裂下去，科学家把这种繁殖方式称为裂殖。如果分裂发生在微生物的中腰部，与它的长轴垂直，分裂后形成两个子细胞的大小基本相等，这样的分裂方式称为同型分裂。如果分裂偏于一端，分裂后形成两个大小不一的子细胞，这样的分裂方式称为异型分裂。

    裂殖是最简单的一种繁殖方式，只要各方面条件都适合，每隔15分钟就分裂一次，有人测算过：如果照这样的速度分裂下去，那么一昼一夜，一个微生物就可变“1”字为后面加上21个“0”的巨大数目。半个月就可铺满地球的表面。不过不用担心，微生物也有它所惧怕的敌人，如冷、热、酸、碱等，这些敌人使微生物不能无休止地繁殖，只能遵循自然规律——适者生存。

    微生物的变异

    达尔文的《物种起源》一书中提出：任何生物都是在不断进化的，都存在着变异。然而微生物的变异在自然界中可以说是独树一帜，没谁能比得上。在自然条件下或人为因素的影响下，“儿子”会变得比“老子”更加历害，本领更为强大，而且这些本事还会一代一代往下传。并且说变就变，又迅速又彻底。这一切均与微生物的构造有关。

    微生物的结构十分简单，没有植物那样的根、茎、叶，也不像动物有各种复杂的系统，微生物多是单细胞或是由单细胞构成的群体，变异相对简单得多。微生物的变异对人类来说有利也有害。比如抗药性的产生对人类就十分有害，致病菌产生抗药性，人就不得不研制新药来对付它们，这样就会消耗掉人类宝贵的资源和财富。

    当然，有些变异对人类还是有利的。比如各种为人类服务的微生物们如果产生变异后，能加大微生物工业品的产量和质量，在单位时间内的原料利用率增加，会给人类带来更多更好的食品。了解了变异的双重性后，人们就可以人为的控制微生物的变异，让微生物们更好的为人类工作。

    新知博览——微生物的替身

    微生物的生活像我们人类一样，有时会遇到逆境，如在温度过低，PH发生变化等一系列不适宜的环境中，微生物会死吗？实际上，在一定的生活环境中，微生物生长到一定阶段后，在细胞内会产生一种圆型或卵圆型的结构，它折光性很强，不易于着色，含有致密的壁，有极强的抗热、抗辐射、抗化学药物的特性，这种结构可以帮助微生物度过不良环境，使微生物以休眠状态存活下去，科学家把这种结构称之为“芽孢”。

    芽孢只是微生物的休眠体，是正常生活微生物的替身，它不能繁衍后代，在适当条件下，可以萌发形成新的微生物。芽孢可以在细胞的任何部位形成，使母细胞形成各种形状，如梭状、鼓槌状、纺锤状、网球拍状等等。并不是所有生物都产生芽孢，一般只有好性芽孢菌、厌气性梭状芽孢杆菌、梭菌、以及八叠球菌属的成员才能产生芽孢。芽孢在微生物的生命中占重要地位，这个替身使微生物在逆境下依旧存活几年是不成问题的。

    微生物的生活趣闻

    作为生活在地球上的人类，我们不得不赞叹地球母亲的伟大。她哺育着无数的生命，为我们构造了一个多姿多彩的生物世界。陆地上，有茂密的森林、参天的大树、一望无际的草原以及各种各样的动物；海洋里，有绚丽的珊瑚礁，多种多样的鱼儿；天空中，有自由飞翔的鸟儿，有嘤嘤忙碌的蜜蜂；地下，蚂蚁在忙碌地建造家园；……从简单的生命形式到复杂高级的有机体，从肉眼看不见的微生物到重达百吨的巨鲸，它们全都生活在地球上。

    尽管在这些生命中最小的是微生物，然而别小看了这些微生物，它们也有很多有趣的故事。

    令人称奇的噬菌体

    顾名思义，噬菌体就是专门吃细菌的微生物，它是病毒的一种，身体微小，需要在电子显微镜下才能看到。

    噬菌体有很多特性，属于营寄生生物，主要寄生在细菌体内。噬菌体对细菌的“兴趣”具有特异性。也就是说，一种噬菌体只对一种特定的细菌“感兴趣”。比如大肠杆菌噬菌体，只寄生并吞食大肠杆菌，对其他的细菌则不闻不问。

    那么，噬菌体是怎样噬菌的呢？

    首先，这要从噬菌体的结构说起。噬菌体是由蛋白质外壳和被外壳包着的核酸组成的，它的尾部有几根尾丝，可以牢牢地吸附在细菌身上，然后就会分泌出一种溶菌酶，在吸允的细胞壁上溶解出小孔，将自身的遗传物质核酸注入到细菌体内，而它的蛋白质外壳却始终留在细菌体外。进入细菌体内的遗传物质核酸会利用吸允的原料，以自己为样板，开始复制工作。等到复制工作完成后，噬菌体就重新给自己和同伴穿上蛋白质外衣。而这时的细菌，已经变得面目全非了，于是是噬菌体就冲破细菌的细胞壁，成为一个个独立的心生噬菌体。

    噬菌体繁殖复制的速度是十分惊人的，在15分钟至几个小时内就可以完成。而它们，也正是利用这样神速和大量的繁殖来生存的。

    脾气怪异的酵母菌

    说酵母菌“脾气怪异”，是因为它在有氧气和无氧气的环境条件下都能生存。而且在不同环境条件下，酵母菌“吃糖”后还能生成不同的产物。

    在没有氧气的条件下，酵母菌会将98％～99％的糖发酵生成乙醇和二氧化碳，而剩余的1％～2％的糖则被自身细胞所利用。在有氧的情况下，酵母菌会进行有氧呼吸，将糖彻底氧化成二氧化碳和水；而且在此过程，比发酵产的能量多。因此，利用等量能源物质，酵母菌在有氧环境中得到的细胞产量比缺氧时要高得多。也就是说，在向发酵的酵母菌悬液通气的情况下，酵母可以繁殖迅速；而发酵减慢，乙醇的生产停止，这就是氧对发酵的抑制作用。

    了解了酵母菌的“怪脾气”后，人们在想得到大量的酵母菌菌体时，就应进行通气培养。而如果利用它们产生酒精、啤酒时，则要采取隔绝或排除氧气的措施。

    细菌怎样传宗接代

    细菌和所有的动植物一样，也是要繁殖后代的。只是，细菌繁殖的方式非常简单：一个细菌长大成熟后，就从中间裂开，变成两个。此后，便以同样的方式，两个变成4个。这种生殖方式叫做分裂生殖。

    大多数的细菌20分钟即可分裂一次，而如果按照这个速度推算，1小时后1个细菌就能变成8个；2小时后，就能变成64个；而24小时后，就可以繁殖72代了，也就是可以变成4722000000万亿个细菌。如果按10亿个细菌重1毫克来计算的话，那么24小时内形成的细菌重量就可以达到4722吨！如果真是如此，那么地球就会被徐俊吞没了。

    但是，人们并不会为此而担忧，因为以上的推算结果，是在完全满足细菌生长繁殖的所有条件时才能出现的。而事实上这是不可能的，即使在人工提供的最好条件下，也难以维持几个小时。因为随着细菌的迅速活动，它们所需的营养就会迅速被消耗掉。而在自然条件下，就更不可能满足细菌无休止的繁殖需要了，各种抑制因素会抑制它们的生长繁殖。

    细菌的繁殖也具有遗传性，比如球菌分裂生殖后，产生的后代还是球菌；杆菌的后代仍是杆菌。不过，细菌的后代也会发生变异。人们在医疗过程中，如果长时间使用某种药物，就会导致致病细菌发生抗药性。这就是细菌变异的结果。

    能“吃”的细菌

    细菌是没有口部的，而且也不具备任何消化食物的器官，但是，它们却有着生物体都具备的新陈代谢功能。与其他生物一样，细菌会不停地从外界吸取身体所需的营养成为，从而用于组成自己的身体；同时，细菌还会将自身的一部分物质分解开来，并将最终产物排出体外。

    那么，微生物是怎样从外界摄取营养的呢？可以说，大多数的微生物都是以整个身体或细胞来直接接触营养物质的，对营养物质的吸收主要是细胞壁和细胞质膜在发挥作用。细胞壁的结构有孔隙，在其孔隙大小允许的范围内一切物质都能自由出入，比如水和无机盐等，这也说明细胞壁对物质是没有选择性的。而真正控制物质进出的是它的细胞质膜。通常来说，细胞质膜只允许自己需要的物质进入细胞，拒绝不利于自身生长的物质进入。同时，它对不同的营养物质也会采取不同的吸收方式，比如对水、二氧化碳和氧气等小分子物质是靠扩散进行的，这种扩散的动力是细胞内外物质的浓度差异，经过细胞质膜而进入细胞。

    而另外一些物质，则是靠酶发挥作用的，这种酶叫做透性酶，在膜的外面可以与环境中的物质发生结合，而当物质被转运到膜内时，再将这些物质解离下来。在这个过程中，并不需要消耗生物能，因此也称为辅助性扩散。比如细菌吸收甘油，就是靠这种方式进行的。

    另外，微生物也可以主动吸收营养，就是说，当它们的身体需要某种营养物质时，虽然这种物质在细胞内的浓度已经超过环境中的浓度，但细胞仍能从环境中吸收，以满足自身的需要。微生物的这种本领不但要靠酶的帮助，还要消耗能量。

    此外，还有许多微生物是靠吞噬作用来摄取外界营养的。

    神奇的菌根

    所谓菌根，就是真菌与植物根系形成的特殊共生体。根据不同的形态特征，菌根可以分为外生菌根和内生菌根两类。

    外生菌根是真菌菌丝体紧密包围植物幼嫩的根，形成菌套，有的向周围土壤延伸出菌丝，代替根毛作用。外生菌根菌丝蔓延于根的外皮层细胞间，大部分都生长在根外部。因此外生菌根通常会在许多树木的根部被发现，如松柏类等。这些外生菌根可以在土壤中吸收水分和养分，供给植物利用，同时又能从植物根部的分泌物中吸收营养。而这种互相共生的关系，还可以令植物生长得更加旺盛，有些树种在缺乏菌根共生的情况下会表现出生长不良。

    内生菌根是真菌的菌丝体，主要存在于根的皮层薄壁细胞之间，并进入细胞内部，不形成菌套。因此，具有内生菌根的植物一般都保留着根毛。

    内生菌根普遍存在于各种栽培作物中，比如玉米、大豆、马铃薯等。这类真菌大多属于藻状菌，侵入植物根部后会向细胞中伸出球状或分枝状的吸器，从根外表是看不到菌丝存在的。

    实验证明，具有内生菌根的植物生长状况良好，而且菌根还能促进植物对土壤中磷的吸收。

    相关链接——菌捕虫与虫捕菌

    在土壤当中，微生物与生物之间存在着一种特殊的关系，通常会表现为颉顽关系。这种关系人们认为可能是由于相克、竞争或捕食造成的。

    所谓相克，是指一个生物被另一种微生物的产物所抑制，这种产妇有抗生素、有机酸、毒素以及硫化氢等。

    所谓竞争，是指某一环境中的两个种为某一有限的因素而争夺。通常来说，被竞争的因素主要包括营养、空气和空间等。

    所谓捕食，在原生动物、细菌、真菌中都有发现，如黏菌捕食细菌、原生动物捕食酵母、真菌捕食线虫等。

    人们对于捕食现象中了解得比较详细的，应该算是半知菌种某些真菌捕食线虫了。有人发现，梗虫霉的菌种可以分泌一种粘液，当任何接近它的线虫经过时，都会被粘附在菌丝体上，于是菌丝就伸入到线虫的皮层组织内。菌丝在线虫体会会逐渐膨大，并吸取营养，直至线虫死亡。

    此外，原生动物捕食酵母菌也可以通过草履虫观察到。只要将酵母菌染上红色，再与草履虫放在一起，在显微镜先就能清楚滴看到草履虫食物泡中的红色酵母菌。这就是虫捕菌的现象。

    微生物与食品制造

    被用于食品制造，是人类利用微生物最早、最重要的方面，在我国已有数千年的历史。在长期的实践中，人们积累了丰富的经验，利用微生物制造了种类繁多、营养丰富、风味独特的食品，如酒类、糕点、药物等。而随着科学技术的进步，微生物在食品工业中的应用前景将更加广阔。

    微生物与酿酒的关系

    我国酿酒的历史悠久，据推算，至今至少已有四五千年的历史了。酒的种类也很多，按原料和工艺可分为白酒、黄酒、葡萄酒、啤酒等。但不论哪种酒，都是通过微生物酵母菌的发酵作用的来的。

    能够酿造酒的微生物主要是酵母菌，在无氧条件下，它们会先将原料中的糖类经过双磷酸已糖的途径（简称E-M途径）分解成为丙酮酸。这个途径很重要，包括人在内的绝大多数生物的碳源利用，都是通过这条途径进行的。然后，酵母菌再将丙酮酸进一步发酵成为酒。

    各种名酒之所以芳香味道不同，原因就在于应用的霉菌、酵母菌种类不同。这些微生物都有自己特定的酶系统，从而也使得酿酒的工艺和成品质量大有差异。比如汾酒以清香闻名，而泸州特曲则以芳香浓郁、爽口甘洌着称。这就在于微生物发酵过程中产生的类物质差异造成的。

    事实上，在酒的酿造过程中，由于酒对微生物具有杀菌作用，因此酿造时酒精的含量较低，一般不会超过15%。如果酒的浓度再提高，酵母菌就难以生存。所以，人喝的高浓度烈酒通常是用加热的方法获得的，所以也称烧酒。酒在78℃时会变成气体跑出来，而水则要到100℃才能变成气体。人类就是利用酒和水的这个差异，将低浓度的就加热，并控制一定的温度，让酒跑出来而留下水，然后再将蒸发出来的酒冷却，就得到了高浓度的旧。

    纤维素与酒精制造

    酒精的主要用途是溶剂和原料。作为溶剂主要用于制造染料、药物、塑料及油漆等；作为合成其他化合物的原料，则可以制备乙醚、乙酸和合成橡胶等。

    用于制造酒精的原料主要是淀粉和糖蜜。用淀粉作为原料制造酒精，需要先用曲霉、根霉和毛霉，因为这些微生物可以将淀粉变为糖，然后再由酵母菌发酵，将糖转化为酒精。

    纤维素虽然也是由许多葡萄糖分子连接起来构成的，但它同淀粉在结构上又有差异，而且分子量要大于淀粉。这就表示，它很难被微生物所分解利用。如果想用纤维素作为原料来生产酒精，就必须先用纤维素酶作用这些原料，将它们分解成为糖类，然后再用酵母菌发酵使之成为酒精。目前，在生产中利用木霉、黑根霉菌等分泌的纤维素酶，可以成功地用纤维素生产出酒精了。

    酱和酱油的酿造

    酱和酱油都是我们日常饮食中常用的调味品。做酱的原料很多，因此酱的种类也很多，比如可以用豆类做成豆酱，用小麦粉做成面酱，用肉类做成肉酱，还有鱼酱、虾酱、花生酱等等。

    做酱与做酒有点相似，也是要先做曲。不同的是，做曲时控制的培养条件不同，生长的微生物种类也不同，常见的有霉菌、酵母菌、乳酸杆菌等。而随着酱的种类的不同，在制作方法上也是各有千秋。比如做米曲酱，首先要将米洗净、浸泡、蒸熟，然后再接种霉菌。这时，米要含有一定的水分，才能令霉菌生长得好。然后，再将曲和豆混合，混合前要先将豆磨碎、浸泡、蒸熟。然后在28℃条件下培养，接着升温到35℃，再过一段时间就到了一种厌氧的环境中，这时曲中的霉菌菌丝就会死亡，而耐高温的酵母菌则生长起来进行发酵。发酵结束后，就成了可以食用的米曲酱。

    古时候，人们在利用微生物制做酱的同时，还会从酱的上面取一些酱汁作为调味品，这就是酱油。而现代酱油的生产工艺，就是由此演变而来的。

    在酿造酱油的过程中，要先让小麦中的淀粉被曲霉分解成糖分，再被酵母、曲霉和细菌等发酵成为酒精、有机酸和氨基酸等。此时，所生成的酒精在与有机酸结合生成酯类，这就是酱油有香味的原因。原料中的蛋白质被微生物中的蛋白酶分解后，就能生成多种氨基酸，它可以与碱类结合形成盐类，这也是酱油中香味成分的来源之一。而原料中的多糖被酵母菌、细菌发酵后，其产物在与氨基酸结合，就成了酱油的颜色。

    醋是如何酿造的

    我国的食醋风味独特、口感醇厚，比欧洲人发明用啤酒、葡萄酒等制醋的方法先进得多。通常来说，我国酿造食醋的方法有两种，即固体发酵法和液体发酵法，所用的原料主要是淀粉，如高粱、大米、小米等。所用的军中，主要是糖化力强的黑曲霉或根霉；而酒精发酵力强的酿酒酵母及氧化酒精，则是醋酸的醋酸菌。

    固体发酵法生产食醋，主要根据原料、曲、操作方法及产品风味的不同，可分为大曲醋、小曲醋和麸曲醋3个类型。

    大曲醋主要以高粱为原料，大曲为糖化发酵剂制成，山西的醋就是这种类型的代表。

    小曲醋是以大米、糯米为原料的，小曲为糖化发酵剂，镇江醋就是这个类型的代表。

    麸曲醋是以麸曲为糖化剂，配以纯酵母和醋酸菌为发酵剂，也是当前国内最普遍的生产方法，四川的麸曲醋是该类型的代表。

    无论是哪种类型的食醋，生产过程中都要先将米蒸熟，然后加水和曲、酵母，放于适宜的温度下使之成为甜酒；然后在甜酒中拌入醋酸菌种，经过醋酸发酵，酒杯进一步氧化成醋酸。不过，醋酸的酸味很强烈，通常我们家庭中食用的醋中只含有3%～6%的醋酸。在发酵过程中，醋酸杆菌还能产生一种副产物乙酸乙酯，它是一种香料，醋中因为有了它才有了香气。

    醋具有很强的杀菌作用，几乎所有的有毒并举在醋中都存活不了30分钟。而且，醋还能促进食欲，帮助消化吸收，让食欲旺盛。

    制造面包和馒头

    我们知道，面包和馒头都是用小麦磨成的面粉制成的。面粉的主要成分是一种叫做淀粉的多糖，由葡萄糖构成。两个葡萄糖分子脱去一个分子的水，结合在一起，就是麦芽糖。而这种连接在一起的葡萄糖一旦多起来，就成了淀粉。

    不过，光有面粉是做不成面包的，还要有酵母。在制作前，先用水将面粉和酵母混合在一起，制成面团。随后，将面团放入一个通气的容器中，并使之保持一定的温度。这时你会发现，面团会渐渐长大，并变得松软，还会发出一股酸味儿。这是因为，谜案段中的淀粉已经被谷物中的酶分解成为麦芽糖，然后进一步分解为葡萄糖。这时，酵母菌中的葡萄酶会使淀粉中的一部分葡萄糖被氧化，产生二氧化碳和水，并产生热量。二氧化碳气体填充的面团中，就会使之质地松软；二氧化碳和水结合形成碳酸，使面团体积变大，并使面团发酸，产生的热量使面团发热。这时，为了不让面团发酸，可以在其中加些小苏打进行中和。

    经过这样处理好的面团就可以放入烤箱中了，烤出来的产品就是面包。而如果将面团放入蒸笼中蒸，那么蒸出来的产品就是馒头了。

    相关链接——色美味佳的葡萄酒是如何酿制的

    走入生产葡萄酒的车间，你会发现本来一串串的葡萄经过传送带，通过一排排的“喷泉”将它们洗净，然后被送入葡萄破碎机，很快就变成了葡萄浆；不久，这些葡萄浆就会变成酵母菌的“美味佳肴”。

    酵母菌在吃了葡糖浆里的糖之后，就会排出乙醇和二氧化碳，这时葡萄浆中就会冒出气泡。溢出来的二氧化碳将葡萄皮和籽冲到表面，生产很厚的浮渣，这就是发酵现象。浮渣与空气接触面积大，而且含有很多酵母，所以发酵速度也非常快；加上热量不易散发，温度很快上来，不利于酵母繁殖，而且浮渣隔绝了发酵液中二氧化碳的排出与氧气的输入，会影响发酵的正常进行，因此工人们必须每天将浮渣与发酵液充分混合几次，这样还能促进果皮和种子中所含的色素、单宁及芳香物质抽出。

    发酵过程中的温度应维持在25～30℃，经过几天的旺盛发酵，因糖分减少而似发酵作用逐渐慢下来。这一段过程就是前发酵。

    前发酵结束后，除去残渣并压榨过滤，过滤出来的未成熟的新酒还要进行后发酵。

    后发酵过程通常需要在贮酒桶中进行。贮酒桶放在发酵室内，温度控制在10～15℃。这时，酵母菌的活动会渐渐变得微弱，再经过以上过程得到的酒汁经一定时间的贮存陈酿，再配制、澄清、过滤、装瓶，就可以得到成品红葡萄酒了。

    白葡萄酒的酿制方法与红葡萄酒不完全相同。首先原料就不同，白葡萄酒一般是用糖分很高的白葡萄制成的，比如我国的张裕60号葡萄，就是白葡萄酒的优质原料。其次，酿制方法也不同，红葡萄酒一般会带皮一起发酵，让色素单宁尽量渗出；而白葡萄酒则仅取葡萄汁进行发酵。此外，白葡萄酒的酿制要求也比红葡萄酒更严格。

    但是，它们的发酵过程是基本相同的，而且都需要加入一定的化学药物，只有这样才能抑制由果皮带入的杂菌，从而酿造出色香味均佳的葡萄酒。

    警惕微生物带来的弊端

    很早以前，人们经常得一些奇怪的病，而使人们死亡。当时人类还搞不清楚患这些病的原因。经过无数科学家的艰苦努力，终于找到了真正的杀人凶手，它就是细菌。

    研究得知，结核病是结核杆菌引起的；霍乱病是霍乱病菌引起的；而白喉的病原菌是白喉杆菌引起的；像伤寒、破伤风、肺炎、脑膜炎等传染病都细菌在作乱。这就是说，无处不在的微生物中有一部分是致病的（或有害的），他们会引起疾病。

    蓝细菌的毒素

    早在1878年的5月在《自然》杂志上发表的一篇文章中就指出：在默里河入海处蓝细菌和繁殖已对生物造成极大的危害，蓝细菌形成像绿色油漆那样的厚厚的一层浮渣，犹如一锅又浓又稠的粥。当动物饮用之后，就会昏迷，丧失神志，头颈向后歪，在12小时内均死亡。

    研究人员发现，罪魁祸首就是这些肉眼看不到的蓝细菌，在蓝细菌体内含有毒素，当由于水体中的氮和磷的浓度增加或者是风的吹拂等原因使蓝细菌逐步聚集在一起时，就可能发生中毒事件。蓝细菌的毒素有很多种，其中不乏有致死性的毒素。例如蓝细菌的“肝毒素”，它们伤害肝并在几小时到几天内毒死动物。

    “变性毒素A”可连续刺激人的肌肉，发生肌肉颤搐和痉挛，最终死于惊厥和窒息。并且这种毒素不能被降解，也没有人生产出抗变性毒素A的阻抗剂。因此，阻止死亡的方法只能是识别有毒的水并阻止动物和人类饮用它们，直到把蓝细菌减少到规定数目以下为止。

    细菌内毒素

    许多疾病是由于人体被细菌感染所引起的，这些细菌在人体内分泌出各种蛋白质，进入人体的各个系统中，引起发烧，昏迷等症状。这些毒素被称为“外毒素”。

    而在1982年，有两位科学家分别阐述了不符合外毒素特征的一些毒物，并且有人注意到这些毒素并不主动向外分泌而是隐藏在细胞内，因此取名为“内毒素”。这类毒素为革兰氏阴性细菌所特有。当内毒素由于细菌体破裂或受刺激等原因被释放到血液中去时，通常主要影响和刺激巨噬细胞，与巨噬细胞上的受体结合，产生一系列生物学反应，导致人类患病。

    但最新研究发现：细菌产生内毒素的原因与细菌的繁殖有关，可以说细菌的内毒素是许多细菌完整的一部分，它能在产生内毒素的细菌上形成一稳固防御物，阻止许多抗生素与那些侵染的细菌进行格斗。也有研究人员认为，接触内毒素分子是发展免疫系统并使之有活力的必经之路。

    总之，内毒素对人类有功也有过，人们正在努力阻止其坏作用而利用其有益的方面。

    虫牙的来历

    龋齿俗称“虫牙”，因为人们得了龋齿后牙齿会很疼。在古时候科学不发达，以为是由于虫子蛀食了牙齿，才形成了龋齿。就有一些人借此为生，专门为患牙病的人挑“牙虫”，他们能从患者口腔中“挑”出细小的白身黑头的小虫来。后来，把戏被揭穿了，这里所谓的“牙虫”其实是韭菜或葱的种子发芽后的胚芽部分，细小而微弯，很像一条白身黑头的小虫。治病时，将这种“虫”藏在手中，到时魔术般的变出来，就变成从牙中“挑”出来的“牙虫”了。既然龋齿不是由于在牙中有虫子作怪，那为什么牙还会痛呢？

    原因是很复杂的，但大多是由于牙齿间常有各种食物残屑，经过微生物的作用（如乳酸菌）就会产生酸，经过酸的长期侵蚀，牙齿就会形成空洞，空洞越来越大就会碰到牙髓中的血管和神经，神经的感觉十分灵敏，这时吃东西就会牙痛。

    另外，吃饭时挑食，体内缺乏某种矿物质和维生素，致使牙齿发育不良，也容易患龋齿。因此，应养成不偏食，多吃蔬菜和粗粮，早晚刷牙，定期检查，发现牙病要早治的好习惯。这样，人人都会有一口健康的牙齿。

    灭菌手段

    微生物，尤其是能使人患病的微生物对人类的危害极大。因此，我们要想尽一切办法彻底杀死它，这就是灭菌。通过与有害微生物斗争的多年实践，人们总结出了许多行之有效的灭菌手段。

    （一）高温，微生物和其他生物一样没有合适的温度就不能生长，并且都惧怕火的威力，其中“火烧”是最古老也是最有效的灭菌手段，一切微生物均逃不出烈火的手掌心。其次，用煮沸，蒸汽，干热来灭菌均是行之有效的高温灭菌方法。

    （二）阳光，在太阳光中有一种肉眼看不见的光线——紫外线，它具有很强的杀菌能力，许多微生物都怕紫外线，因此勤晒衣被是预防传染病的好方法。

    （三）射线，许多放射性元素都能发出各种波长的射线，它能产生比太阳光更强的杀菌力，在食品贮存方面取得不少成就。

    （四）通风，通风不能杀死任何有害微生物，但它可将大量含有害微生物的污浊空气排出去，有助于预防传染病。

    （五）化学药剂，通过对细菌等微生物的代谢生理抑制杀死微生物。例如：现在的自来水中就用漂白粉来杀菌。尽管人们在长期与有害微生物的斗争中，找到了许多消灭和防止有害微生物的办法。但是，一旦患病，仍需立即选用有效的药物来对症治疗。

    无菌技术

    了解微生物，就不可避免的要涉及到无菌技术。在列文虎克亲眼看到细菌等微生物后，几乎历经整整两个世纪，人们才逐渐体会到：要研究自然界中随处存在、数量庞大、杂居混生的微生物世界中的某一特定“公民”，首先要为它创造一个无任何杂菌干扰的无菌环境，这就是所谓的无菌技术。

    无菌技术按其处理后所能达到的无菌程度可分为四类：

    （一）灭菌：指彻底、永久地消灭物体内外部的一切微生物；

    （二）消毒：消除物体表面或内部的部分致病微生物；

    （三）防腐：完全抑制物体内外部的一切微生物，但一旦将此因素去除，原有的微生物仍可活动；

    （四）化疗：即利用某种化学药剂对微生物和其宿主间的选择毒力的差别来抑制或杀死宿主体内的微生物，从而达到防治传染病的效果。

    无菌技术与人类的经济活动和日常生活息息相关，全世界每年仅因微生物引起的霉烂、腐败、变质而损失的粮食达2%以上，如果我们能自觉地广泛应用无菌技术来防治有害微生物对工农业产品的霉腐或发酵过程的染菌，则经济效益将是很大的。

    新知博览——冷藏不能灭菌

    人人都知道，冷藏是保存食物的一种方法。在严冬腊月，食物可以贮存得比较长久些；而在温暖的环境中，吃剩的饭菜、点心、熟食等食物，隔上一天或一夜就会发馊、变质。冷藏真的能灭菌吗？

    细菌学家曾做这样的实验：取一桶冰淇淋，故意放入致病的伤寒杆菌，经测定，每毫升冰淇淋里大约含有5000万个活的伤寒菌；把冰淇淋放进冰箱内，隔了5天后，取出一桶进行检定，发现每毫升里还有1000多万个活着的伤寒菌；继续冷藏至20天后取样测试，这时每毫升冰淇淋里还有200万多个伤寒菌；过两个月后检查，里面还有60万个活菌存在；一直冷藏到2年零4个月再取出测定，发现这时每毫升竟然还存在6000多活的伤寒菌。

    这一试验有力地说明：冷冻的方法，只能起到限制细菌生长，繁殖的作用，并没有杀死、消灭细菌的效力。因此，冰箱、冷库里的食物，食用前仍需采用烧熟、煮透等办法灭菌后才能食用。

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