在生命世界中，各種生物的體形大小相差極大。植物中的紅杉高達350米，動(dòng)物中的藍鯨長(cháng)達34米，而我們今天知道的最小微生物是病毒，如細小病毒的直徑只有20納米（1納米為百萬(wàn)分之一毫米）。
微生物一般指體形在0.1毫米以下的小生物。個(gè)體微小的特性使微生物獲得了高等生物無(wú)法具備的五大特征，即體積小面積大、吸收多轉化快、生長(cháng)旺繁殖快、適應強變異頻、分布廣種類(lèi)多。
微生物的個(gè)體極其微小，必須借助顯微鏡放大幾倍、幾百倍、上千倍，乃至數萬(wàn)倍才能看清。表示微生物大小的單位是微米（1米＝106微米）或納米（1米＝109納米）。
用細菌中的桿菌為例可以形象地說(shuō)明微生物個(gè)體的細小。桿菌的寬度是0.5微米，因此80個(gè)桿菌“肩并肩”地排列成橫隊，也只有一根頭發(fā)絲的寬度。桿菌的長(cháng)度約2微米，故1500個(gè)桿菌頭尾銜接起來(lái)僅有一顆芝麻長(cháng)。
我們知道，把一定體積的物體分割得越小，它們的總表面積就越大，可以把物體的表面積和體積之比稱(chēng)為比表面積。如果把人的比表面積值定為1，則大腸桿菌的比表面積值竟高達30萬(wàn)！這樣一個(gè)小體積大面積系統是微生物與一切大型生物在許多關(guān)鍵生理特征上的區別所在。
由于微生物的比表面積大得驚人，所以與外界環(huán)境的接觸面特別大，這非常有利于微生物通過(guò)體表吸收營(yíng)養和排泄廢物，就使它們的“胃口”十分龐大。而且，微生物的食譜又非常廣泛，凡是動(dòng)植物能利用的營(yíng)養，微生物都能利用，大量的動(dòng)植物不能利用的物質(zhì)，甚至劇毒的物質(zhì)，微生物照樣可以視為美味佳肴。如大腸桿菌在合適條件下，每小時(shí)可以消耗相當于自身重量2000倍的糖，而人要完成這樣一個(gè)規模則需要40年之久。如果說(shuō)一個(gè)50公斤的人一天吃掉與體重等重的食物，恐怕無(wú)人會(huì )相信。
我們可以利用微生物這個(gè)特性，發(fā)揮“微生物工廠(chǎng)”的作用，使大量基質(zhì)在短時(shí)間內轉化為大量有用的化工、醫藥產(chǎn)品或食品，為人類(lèi)造福，使有害物質(zhì)化為無(wú)害，將不能利用的物質(zhì)變?yōu)橹参锏姆柿稀?/DIV>
生長(cháng)旺，繁殖快
微生物以驚人的速度“生兒育女”。例如大腸桿菌在合適的生長(cháng)條件下，12.5-20分鐘便可繁殖一代，每小時(shí)可分裂3次，由1個(gè)變成8個(gè)。每晝夜可繁殖72代，由1個(gè)細菌變成4722366500萬(wàn)億個(gè)（重約4722噸）；經(jīng)48小時(shí)后，則可產(chǎn)生2.2×1043個(gè)后代，如此多的細菌的重量約等于4000個(gè)地球之重。下面的表格列出了幾種微生物的代時(shí)（分裂1次所需的時(shí)間）和每日增殖率。
微生物的代時(shí)和每日增殖率
|
微生物名稱(chēng) |
代時(shí) |
每日分裂次數 |
溫度（℃） |
每日增殖率 |
|
細
菌 |
乳酸菌 |
38分 |
38 |
25 |
2.7×1011 |
|
大腸桿菌 |
18分 |
80 |
37 |
1.2×1024 |
|
根瘤菌 |
110分 |
13 |
25 |
8.2×103 |
|
枯草桿菌 |
31分 |
46 |
30 |
7.0×1013 |
|
光合細菌 |
144分 |
10 |
30 |
1.0×103 |
|
釀酒酵母 |
120分 |
12 |
30 |
4.1×103 |
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藻 類(lèi) |
小球藻 |
7小時(shí) |
3.4 |
25 |
10.6 |
|
念球藻 |
23小時(shí) |
1.04 |
25 |
2.1 |
|
硅藻 |
17小時(shí) |
1.4 |
20 |
2.64 |
|
草履蟲(chóng) |
10.4小時(shí) |
2.3 |
26 |
4.92 |
當然，由于種種條件的限制，這種瘋狂的繁殖是不可能實(shí)現的。細菌數量的翻番只能維持幾個(gè)小時(shí)，不可能無(wú)限制地繁殖。因而在培養液中繁殖細菌，它們的數量一般僅能達到每毫升1－10億個(gè)，最多達到100億。盡管如此，它的繁殖速度仍比高等生物高出千萬(wàn)倍。
微生物的這一特性在發(fā)酵工業(yè)上具有重要意義，可以提高生產(chǎn)效率，縮短發(fā)酵周期。
適應強，變異頻
微生物對環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”具有驚人的適應力，這是高等生物所無(wú)法比擬的。例如，多數細菌能耐0℃到－196℃的低溫；在海洋深處的某些硫細菌可在250℃-300℃的高溫條件下正常生長(cháng)；一些嗜鹽細菌甚至能在飽和鹽水中正常生活；產(chǎn)芽孢細菌和真菌孢子在干燥條件下能保藏幾十年、幾百年甚至上千年。耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射、抗靜水壓等特性在微生物中也極為常見(jiàn)。
微生物個(gè)體微小，與外界環(huán)境的接觸面積大，容易受到環(huán)境條件的影響而發(fā)生性狀變化（變異）。盡管變異發(fā)生的機會(huì )只有百萬(wàn)分之一到百億分之一，但由于微生物繁殖快，也可在短時(shí)間內產(chǎn)生大量變異的后代。正是由于這個(gè)特性，人們才能夠按照自己的要求不斷改良在生產(chǎn)上應用的微生物，如青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平由每毫升20單位上升到近10萬(wàn)單位，利用變異和育種得到如此大幅度的產(chǎn)量提高，在動(dòng)植物育種工作中簡(jiǎn)直是不可思議的。
分布廣，種類(lèi)多
雖然我們不借助顯微鏡就無(wú)法看到微生物，可是它在地球上幾乎無(wú)處不有，無(wú)孔不入，就連我們人體的皮膚上，口腔里，甚至腸胃道里，都有許多微生物。85公里的高空、11公里深的海底、2000米深的地層、近100℃（甚至300℃）的溫泉、零下250℃的環(huán)境下，均有微生物存在，這些都屬極端環(huán)境。至于人們正常生產(chǎn)生活的地方，也正是微生物生長(cháng)生活的適宜條件。因此，人類(lèi)生活在微生物的汪洋大海之中，但常常是“深在菌中不知菌”。微生物聚集最多的地方是土壤，土壤是各種微生物生長(cháng)繁殖的大本營(yíng)，任意取一把土或一粒土，就是一個(gè)微生物世界，不論數量或種類(lèi)均很多。在肥沃的土壤中，每克土含有20億個(gè)微生物，即使是貧瘠的土壤，每克土中也含有3－5億個(gè)微生物。
空氣里懸浮著(zhù)無(wú)數細小的塵埃和水滴，它們是微生物在空氣中的藏身之地。哪里的塵埃多，哪里的微生物就多。一般來(lái)說(shuō)，陸地上空比海洋上空的微生物多，城市上空比農村上空多，雜亂骯臟地方的空氣里比整潔衛生地方的空氣里的多，人煙稠密、家畜家禽聚居地方的空氣里的微生物最多。早在60年前我國有一位年輕人，就曾經(jīng)乘飛機在160米到5300米的高空采集過(guò)微生物，發(fā)現都有微生物在活動(dòng)，不過(guò)在160米高空的微生物比5300米處要多100倍。
各種水域中也有無(wú)數的微生物。居民區附近的河水和淺井水容易受到各種污染，水中的微生物就比較多。大湖和海水中，微生物較少。
從人和動(dòng)植物的表皮到人和動(dòng)物的內臟，也都經(jīng)常生活著(zhù)大量的微生物。如大腸桿菌在大腸中清理消化不完的食物殘渣，所以，在正常情況下，還是人腸道缺少不了的幫手呢！把手放到顯微鏡下觀(guān)察，一雙普通的手上帶有細菌四萬(wàn)到四十萬(wàn)個(gè)，即使是一雙剛剛用清水洗過(guò)的手，上面也有近三百個(gè)細菌。人們在握手時(shí)，會(huì )把許多細菌傳播給對方，所以握手也能傳播疾��！幸好大多數微生物不是致病菌，否則后果將不堪設想。
微生物種類(lèi)繁多。迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬(wàn)種，有人估計目前已知的種只占地球上實(shí)際存在的微生物總數的20%，微生物很可能是地球上物種最多的一類(lèi)。微生物資源是極其豐富的，但在人類(lèi)生產(chǎn)和生活中僅開(kāi)發(fā)利用了已發(fā)現微生物種數的1%。
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