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微生物是地球上最為豐富多樣的生物資源，其種類(lèi)數量?jì)H次于昆蟲(chóng)，是生命世界里的第二大類(lèi)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(lèi)、原生動(dòng)物和菌物等類(lèi)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(yíng)養類(lèi)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(zhù)地球上所有的生境，以腐生、共生及寄生等形式與動(dòng)植物及其他微生物發(fā)生廣泛的聯(lián)系，對于自然生態(tài)系統的產(chǎn)生、穩定和持續演化起到至關(guān)重要的作用。
微生物與人類(lèi)生活息息相關(guān)
微生物廣泛地存在于人類(lèi)生存的環(huán)境中，與人類(lèi)的生產(chǎn)和生活十分密切。人類(lèi)在長(cháng)期的生產(chǎn)生活實(shí)踐中，不斷認識到微生物的存在和價(jià)值，并與微生物共存發(fā)展。
微生物的利用常見(jiàn)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(jiàn)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(yíng)養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、預防動(dòng)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(yíng)養物質(zhì)的吸收和利用。微生物也可以用來(lái)制作腐乳，其中用到的微生物是毛霉，它通過(guò)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(dòng)使糧食水果等的成分發(fā)生較大的改變，使食品的營(yíng)養成分更容易吸收，風(fēng)味也更豐富，人類(lèi)生活已經(jīng)離不開(kāi)發(fā)酵食品。我國民間所說(shuō)的開(kāi)門(mén)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(zhù)人們的飲食方式，與人類(lèi)生活息息相關(guān)。
微生物產(chǎn)業(yè)促進(jìn)了社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展
微生物中絕大多數種類(lèi)有益于人類(lèi)，可在醫藥、食品、工農業(yè)等領(lǐng)域，直接或間接地為人類(lèi)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)中已得到廣泛應用，如毛殼屬和木霉屬的許多種類(lèi)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(lèi)可供人類(lèi)直接食用。我國已經(jīng)報道食用菌種近1000個(gè)，藥用菌種超過(guò)500個(gè)。目前，國內已經(jīng)開(kāi)始人工栽培的食藥用菌超過(guò)100種，形成規模栽培的種類(lèi)有30種以上，尚有大量的野生食藥用菌有待開(kāi)發(fā)。在中國，食用菌已成為一個(gè)重要產(chǎn)業(yè)。雖然中國食用菌品類(lèi)眾多，但產(chǎn)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(chǎn)業(yè)，雖然產(chǎn)量不高，但價(jià)值很高，如冬蟲(chóng)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(chóng)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)。
微生物在工農業(yè)生產(chǎn)與污染防治領(lǐng)域也得到廣泛應用。自20世紀90年代以來(lái)，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(jìn)、研發(fā)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(guān)技術(shù)已被應用于銅、鈾、金、鎳、鈷、鋅、鋁等有色金屬的規模開(kāi)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)域的應用越來(lái)越廣泛，選育并開(kāi)發(fā)了大批用于環(huán)境治理的微生物菌株及相關(guān)菌劑，展現出廣泛的應用和發(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的基本原理是，通過(guò)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(shí)現土壤功能的恢復或改善。
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(cháng)足的開(kāi)發(fā)，極大地推動(dòng)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)工藝與當地豐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(guò)程中，大量微生物種類(lèi)參與了發(fā)酵過(guò)程。從茶窖環(huán)境中分離的微生物和茶葉內生菌進(jìn)行培養和分子鑒定的結果顯示，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株茶葉內生菌；茶窖中長(cháng)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(lèi)健康有很大幫助。例如，一些植物內生真菌能夠產(chǎn)生具有藥理活性的代謝產(chǎn)物，如紅豆杉內生真菌產(chǎn)生的紫杉醇具有顯著(zhù)的抗癌功效。超過(guò)50%的地衣種類(lèi)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)，地衣在醫藥領(lǐng)域具有巨大的潛在應用價(jià)值。近年來(lái)的研究表明，某些類(lèi)群的黏菌也具有一定的抗革蘭氏陽(yáng)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(lái)源。
青霉素等抗生素是菌物生長(cháng)過(guò)程中的代謝產(chǎn)物，可以抑制多種有害細菌的生長(cháng)，對人和動(dòng)物卻無(wú)毒。青霉素的發(fā)現和應用，加速了第二次世界大戰的結束，拯救了數以千萬(wàn)人的生命。青霉素不僅為世界帶來(lái)了一個(gè)年產(chǎn)值達數百億美元的抗生素產(chǎn)業(yè)，而且使人類(lèi)的平均壽命延長(cháng)了10年。自從青霉素被發(fā)現以后，在短短幾十年的時(shí)間里，一大批新型抗生素相繼問(wèn)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)現極大地增強了人類(lèi)抵抗細菌感染的能力，顯著(zhù)延長(cháng)了人類(lèi)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(wàn)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(lái)，通過(guò)一些特定的方式讓他們的毒性降低，并用制作藥劑類(lèi)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(chǎn)生免疫力。
微生物疫病干預了人類(lèi)文明進(jìn)程
微生物在為人類(lèi)造福的同時(shí)，也會(huì )給人類(lèi)社會(huì )造成巨大災難。病原微生物威脅人們的生命安全，各種腐爛、霉變和動(dòng)植物病害會(huì )造成經(jīng)濟損失和生態(tài)破壞。微生物在人類(lèi)健康方面具有兩面性，既能造福于人類(lèi)健康，也能對人類(lèi)健康造成重大災難，并以難以置信的方式干預人類(lèi)文明的進(jìn)程，尤以疫病更為嚴重。
疫病微生物的家族很大，已知的就有細菌、病毒、真菌、衣原體、立克次體、支原體、朊病毒、螺旋體和寄生蟲(chóng)9類(lèi)。人類(lèi)歷史上最致命的十大傳染病都是微生物引起的，即瘧疾、天花、西班牙流感、肺結核、黑死病、艾滋病、霍亂、斑疹傷寒、麻疹、猩紅熱等，瘧疾致死人數達3億，天花致死人數達5億，說(shuō)明這些烈性傳染病對人類(lèi)的生存造成了巨大威脅。
歷史上疫病流行造成人口大量減少。歷史上經(jīng)常發(fā)生的細菌和病毒引起的疫病等流行病是對人類(lèi)健康最大的威脅，這種威脅可追溯到有文字記錄的最早時(shí)代，古巴比倫王國流傳的英雄史詩(shī)《吉爾伽美什史詩(shī)》中記載了瘟疫對于人類(lèi)文明的重大影響。作為希臘文明的繼承者，羅馬帝國在公元165年到180年間也遭受了流行病的侵襲，這次被稱(chēng)作安東尼時(shí)期黑死病的疾病流行造成了感染區內1/4-1/3人口死亡，為羅馬帝國的滅亡拉開(kāi)了序幕。1348年到1361年流行的黑死病是歐洲歷史上最具毀滅性的流行病，也是中世紀醫學(xué)史上最大的災難，一次黑死病暴發(fā)使歐洲人口減少了1/4，并使歐洲的人均壽命從原本已經(jīng)很短的30歲縮短至20歲。這次流行疫病的發(fā)生深刻地動(dòng)搖了中世紀的西方文明。另外，第一次世界大戰末期在美國始發(fā)的流感，導致全世界約10億人感染，約4000萬(wàn)人死亡，比第一次世界大戰死亡人數還多。
本世紀重大疫病對社會(huì )經(jīng)濟造成重大負面影響。進(jìn)入本世紀已發(fā)生的多起傳染病以及與生物安全、生物恐怖相關(guān)的事件，表現出發(fā)生頻率加快、損害加重的特點(diǎn)。如2003年嚴重急性呼吸系統綜合征（非典型性肺炎，SARS），2009年發(fā)生的甲型H1N1流感，2012年和2015年發(fā)生的中東呼吸綜合征（MERS），2014年和2018年發(fā)生的埃博拉疫情，以及2015年發(fā)生的寨卡病毒等，都對世界上許多地區和國家造成人員和財產(chǎn)的重大損失，遲滯了全世界許多國家的社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)程。
新冠肺炎疫情是當今世界正在發(fā)生的最嚴重流行性疫病，已在世界各國蔓延近2年時(shí)間，尚未得到有效的控制。至2021年8月6日，全球100多個(gè)國家已有超過(guò)2億人口感染了新冠肺炎，死亡人數超過(guò)420萬(wàn)。新冠肺炎的大流行致使人類(lèi)健康受到極大傷害，并造成全球經(jīng)濟的大幅萎縮。
微生物在生活中無(wú)處不在，它們往往因為過(guò)于渺小被人類(lèi)忽視，但卻與人類(lèi)的生活息息相關(guān)，聯(lián)系緊密。微生物影響著(zhù)人類(lèi)的生活習慣、身體健康，影響著(zhù)人類(lèi)的茶酒文化，也在生態(tài)環(huán)境保護中起到不可替代的作用。如此說(shuō)來(lái)，微生物也是生命共同體中的一員。然而，微生物的世界過(guò)于龐大，人類(lèi)對其認識仍然十分有限。疫情肆虐給人類(lèi)敲響了警鐘，一次次扭轉著(zhù)人類(lèi)歷史進(jìn)程，變革著(zhù)人類(lèi)生活和社交習慣，在改變和塑造人類(lèi)歷史的進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。
近年來(lái)疫病的頻繁發(fā)生，警示人類(lèi)要重構、重建、重塑人類(lèi)與微生物、尤其是病原微生物之間的關(guān)系。因此，需要從生物本身應有的生存空間與生存邏輯角度，辯證分析并重構人與病毒、人與菌群之間的平衡關(guān)系，從人菌共生、人菌共贏(yíng)的角度出發(fā)，通過(guò)改善人體共生微生態(tài)環(huán)境，提高人體免疫力，為傳染病防控和生物安全提供新思路。
隨著(zhù)現代生物技術(shù)的發(fā)展和生物安全治理力度的加強，微生物的利用前景將更加廣闊，控制微生物災害的技術(shù)手段和管理策略也會(huì )不斷增強。2021年4月15日，《中華人民共和國生物安全法》正式實(shí)施，標志著(zhù)中國在微生物安全使用和管理的新時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。研究和保護微生物多樣性，趨其利而避其害，是生物學(xué)研究領(lǐng)域一項永恒的主題。
（作者為中央民族大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院教授；北京生物多樣性保護研究中心研究員白加德對本文亦有貢獻）
來(lái)源：人民論壇網(wǎng)
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