微生物在人類歷史和社會發展中的重要作用

薛達元

【關鍵詞】微生物 人類歷史 社會發展

【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類型，是生命有機物質重要的合成者和分解者，在地球化學循環中占據不可替代的作用。微生物是分布最為廣泛的生命形式，占據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生廣泛的聯系，對于自然生態系統的產生、穩定和持續演化起到至關重要的作用。

微生物與人類生活息息相關

微生物廣泛地存在于人類生存的環境中，與人類的生產和生活十分密切。人類在長期的生產生活實踐中，不斷認識到微生物的存在和價值，并與微生物共存發展。

微生物的利用常見于我們的日常生活，例如用酵母發面蒸饅頭是日常生活中最常見的傳統工藝，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、可食用的和營養豐富的單細胞微生物。此外，發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、鉻等礦物質能抗衰老、抗腫瘤、預防動脈硬化，并提高人體的免疫力。發酵后，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物質的吸收和利用。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。發酵是利用微生物的生命活動使糧食水果等的成分發生較大的改變，使食品的營養成分更容易吸收，風味也更豐富，人類生活已經離不開發酵食品。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。微生物可改變人們的生活習慣，也處處影響著人們的飲食方式，與人類生活息息相關。

微生物產業促進了社會經濟發展

微生物中絕大多數種類有益于人類，可在醫藥、食品、工農業等領域，直接或間接地為人類提供極其豐富的物質財富，并為地方經濟的繁榮發展發揮特別的作用。

一些高等真菌在工業生產中已得到廣泛應用，如毛殼屬和木霉屬的許多種類被用于生產纖維素酶，黑曲霉被用于生產淀粉酶。許多微生物種類可供人類直接食用。我國已經報道食用菌種近1000個，藥用菌種超過500個。目前，國內已經開始人工栽培的食藥用菌超過100種，形成規模栽培的種類有30種以上，尚有大量的野生食藥用菌有待開發。在中國，食用菌已成為一個重要產業。雖然中國食用菌品類眾多，但產量結構上仍以香菇、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業，雖然產量不高，但價值很高，如冬蟲夏草及其相關產品年產值可達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物發酵也已形成巨大產業。

微生物在工農業生產與污染防治領域也得到廣泛應用。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的引進、研發和推廣，已初顯成效。國內微生物冶金的研究始于20世紀60年代，目前相關技術已被應用于銅、鈾、金、鎳、鈷、鋅、鋁等有色金屬的規模開采和提煉及煤炭的脫硫。

微生物及其技術在環境保護領域的應用越來越廣泛，選育并開發了大批用于環境治理的微生物菌株及相關菌劑，展現出廣泛的應用和發展前景，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化土壤中的有機污染物，以實現土壤功能的恢復或改善。

微生物在創立地方品牌產品中發揮獨特作用。一些以微生物利用為核心技術的品牌產品得到長足的開發，極大地推動了地方經濟發展。例如，對貴州省經濟舉足輕重的茅臺酒，其生產工藝與當地豐富的微生物資源密切相關。另有研究表明，在云南普洱茶的生產過程中，大量微生物種類參與了發酵過程。從茶窖環境中分離的微生物和茶葉內生菌進行培養和分子鑒定的結果顯示，在茶窖環境中經分離純化共得到157株細菌、119株真菌和163株茶葉內生菌；茶窖中長期累積的菌斑鑒定結果顯示，大部分為曲霉屬，數量最多的是黑曲霉。

許多微生物可用于醫藥，對人類健康有很大幫助。例如，一些植物內生真菌能夠產生具有藥理活性的代謝產物，如紅豆杉內生真菌產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，地衣在醫藥領域具有巨大的潛在應用價值。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物的新來源。

青霉素等抗生素是菌物生長過程中的代謝產物，可以抑制多種有害細菌的生長，對人和動物卻無毒。青霉素的發現和應用，加速了第二次世界大戰的結束，拯救了數以千萬人的生命。青霉素不僅為世界帶來了一個年產值達數百億美元的抗生素產業，而且使人類的平均壽命延長了10年。自從青霉素被發現以后，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。這些抗生素的發現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200多家，年產量約15萬噸，總產量居世界第一位。

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、肺結核、肺炎等多種流行傳染疾病產生免疫力。