‘壹’ 微生物对我们人类的生活和健康会产生怎样的影响
大量事实证明,微生物既能造福于人类,也能给人类带来毁灭性的灾难。
人体的消化道里就“住着”大肠杆菌,它是来帮助我们消化的。而我们平时吃的美味爽口的菇类,就属于真菌类。其实有很多微生物的代谢产物也可以提供给人类作为治疗药物,如青霉素、红霉素等都是它们的产物。
可见,在生物进化的过程中,微生物与人体保持着一种生态平衡。有些微生物已经与人体形成一种相互依赖、互惠互利的生态平衡状态。这称作正常菌群,它对宿主有益无害。人一生下来就与周围富含微生物的自然环境密切接触,因而人体的体表皮肤与口腔、上呼吸道、肠道、泌尿生殖道等黏膜以及腔道寄居着不同种类和数量的微生物。它们有营养作用、免疫作用、生物拮抗作用、抗衰老作用以及其他的作用。
微生物对人体,给我们生活带来这么多好处,因此,随着科学技术的日益发展,微生物的应用也越来越广泛。在生物制药、能源、环保、食品、工业等方面,微生物都扮演着重要的角色。
‘贰’ 微生物造福人类的金点子
有这么一位特殊的“裁缝”,以微生物基因为“布料”,以仪器和试剂为“剪尺”,通过切、拼、补、凑,做成新的抗生素“成衣”,或“缝补”老药使其“翻新”——他就是中科院院士、上海交大生命科学技术学院教授邓子新。
邓子新学做基因“裁缝”始于21岁。这一年,国家恢复高考,高中毕业后回家务农好几年的他,考入华中农业大学微生物专业,他第一次坐上火车,离开家乡湖北房县。
进入华中农大,邓子新发现自己的起点太低,连26个英语字母都很陌生。但农民的儿子最能吃苦,从小为补贴家用,他什么苦活儿都干过:砍柴、挑砖、搬木工……这劲头被邓子新用在了学习上,很快他的外语成绩就名列前茅,还当上了系里的学宣部长。
邓子新从学会到“精通”基因“裁缝”始于一次留学机会。1982年,邓子新以优异成绩毕业并留校任教不久,就被推荐到欧洲分子生物学研究中心——英国约翰·因内斯研究所,师从世界微生物分子生物学泰斗戴维·霍普伍德教授,这使他跨入了世界微生物学研究的最前沿。他用三年半时间攻下了博士学位,在链霉菌分子遗传学上取得了多项进展。但给邓子新影响最大的,却是恩师戴维·霍普伍德教授的为人处世之道:诚实相待,与人为善。
上世纪八十年代,邓子新利用英国研究所的便利条件,将最新的信息和论文及时寄给国内的相关学者并常常通过书信与他们讨论,促进了国内相关研究的发展。当1988年邓子新即将回国工作时,这些朋友和同事为他提供了许多便利条件。从1988年至今,邓子新带领他的实验室与合作者一起,不仅“裁剪”了南昌霉素、井冈霉素等“成衣”,还初步建成了具有国际影响的“抗生素药物基因资源库”和“抗生素药物化合物库”,并利用该资源库开展了提高抗生素药物产量和创新药物的研究,获得了十余个新抗衍生物,在国内外申请了十余项发明专利。
做基因“裁缝”需要加倍的认真和审慎。2005年底,他领衔的“DNA大分子上一种新的硫修饰”被选为2005年度“中国高校十大科技进展”,这一成果打开了一个新的学科领域。实际上,这项研究早在几年前就已取得突破,但邓子新迟迟未让论文发表,因为他要让成果“接受国内外不同角度的质疑”,不能有任何冒失。最近,他领衔“裁剪”井冈霉素的研究成果在国际权威刊物《化学生物学》上发表仅一个多月,就被国际权威学者TeresaMoogan在《自然生物技术》杂志的《研究特写》专栏中做了专文评述和高度评价。
做基因“裁缝”还要有前瞻性的眼光和创造性的理念,研究出超越常规的手段和方法。邓子新说,目前对微生物产生的抗生素之类的药物的研究还大多局限在土壤微生物中,而海洋深处和一些极端环境,如火山口、盐碱地中,也蕴藏着大量尚待开发的微生物活体或基因资源。他真希望未来能从中找出或“裁剪”出新药,为人类造福。
‘叁’ 人们利用微生物的例子
例子很多了,举几个与你生活相关的吧
比如酸奶,就通过乳酸菌发酵而成;
各种酒,白酒,葡萄酒,啤酒是不同原来通过微生物发酵而成的。酱油,醋等也是通过微生物酿造的;
蒸馒头的面也要用酵母菌发酵,面包也一样
一些生物制药,如消炎药、抗生素等等,也是微生物制造而成的。
‘肆’ 为人类造福的微生物拟一条标语
微生物,看不见的贡献者
‘伍’ 微生物给人们带来哪些益处,又造成哪些危害
人们利用微生物酿酒,生产柠檬酸,制造抗菌素和酶制剂等。然而微生物也有有害的一面,人、动物和植物的大部分疾病,以及工业、商业、外贸等部门的许多材料和制品的霉变、腐蚀、受损,都是微生物造成的。
‘陆’ 人们可以利用微生物处理什么生产食物和制作用于疾病防控的什么的
摘要 微生物的发酵可以用在食品制造上,如食醋在酿制过程中要经过微生物制曲,糖化等。
‘柒’ 人们利用微生物处理什么
人们利用微生物的例子有很多,比如酸奶,是通过乳酸菌发酵而成的;白酒,葡萄酒,啤酒是通过微生物发酵而成的;酱油,醋等是通过微生物酿造的;蒸馒头、做面包的面要用酵母菌发酵。
一些生物药品,如消炎药、抗生素等等,是利用微生物制造而成的。
‘捌’ 列举人们利用微生物的例子
自古以来,人类在日常生活和生产实践中,已经觉察到微生物的生命活动及其所发生的作用。中国利用微生物进行酿酒的历史,可以追溯到4000多年前的龙山文化时期。殷商时代的甲骨文中刻有“酒”字。北魏贾思勰的《齐民要术》中,列有谷物制曲,酿酒、制酱、造醋和腌菜等方法。
在古希腊留下来的石刻上,记有酿酒的操作过程。中国在春秋战国时期,就已经利用微生物分解有机物质的作用,进行沤粪积肥。公元二世纪的《神农本草经》中,有白僵蚕治病的记载。公园六世纪的《左传》中,有用麦曲治腹泻病的记载。在10世纪的《医宗金鉴》中,有关于种痘方法的记载。1796年,英国人琴纳发明了牛痘苗,为免疫学的发展奠定了基础。
17世纪,荷兰人列文虎克用自制的简单显微镜(可放大160~260倍)观察牙垢、雨水、井水和植物浸液后,发现其中有许多运动着的“微小动物”,并用文字和图画科学地记载了人类最早看见的“微小动物”——细菌的不同形态(球状、杆状和螺旋状等)。过了不久,意大利植物学家米凯利也用简单的显微镜观察了真菌的形态。
1838年,德国动物学家埃伦贝格在《纤毛虫是真正的有机体》一书中,把纤毛虫纲分为22科,其中包括3个细菌的科(他将细菌看作动物),并且创用细菌一词。1854年,德国植物学家科恩发现杆状细菌的芽孢,他将细菌归属于植物界,确定了此后百年间细菌的分类地位。
微生物学的研究从19世纪60年代开始进入生理学阶段。法国科学家巴斯德对微生物生理学的研究为现代微生物学奠定了基础。他论证酒和醋的酿造以及一些物质的腐败都是由一定种类的微生物引起的发酵过程,并不是发酵或腐败产生微生物;他认为发酵是微生物在没有空气的环境中的呼吸作用,而酒的变质则是有害微生物生长的结果;他进一步证明不同微生物种类各有独特的代谢机能,各自需要不同的生活条件并引起不同的作用;他提出了防止酒变质的加热灭菌法,后来被人称为巴斯德灭菌法,使用这一方法可使新生产的葡萄酒和啤酒长期保存。
后来,他开始研究人、禽、畜的传染病(狂犬病、炭疽病和鸡霍乱等),创立了病原微生物是传染病因的正确理论,和应用菌苗接种预防传染病的方法。巴斯德在微生物学各方面的科学研究成果,促进了医学、发酵工业和农业的发展。
与巴斯德同时代的德国微生物学家科赫对新兴的医学微生物学作出了巨大贡献。科赫首先论证炭疽杆菌是炭疽病的病原苗,接着又发现结核病和霍乱的病原细菌,并提倡采用消毒和杀菌方法防止这些疾病的传播;他的学生们也陆续发现白喉,肺炎、破伤风、鼠疫等的病原细菌,导致了当时和以后数十年间人们对细菌给予高度的重视;他首创细菌的染色方法,采用了以琼脂作凝固培养基培养细菌和分离单苗落而获得纯培养的操作过程;他规定了鉴定病原细菌的方法和步骤,提出着名的科赫法则。
1860年,英国外科医生利斯特应用药物杀菌,并创立了无菌的外科手术操作方法。1901年,着名细菌学家和动物学家梅契尼科夫发现白细胞吞噬细菌的作用,对免疫学的发展作出了贡献。
俄国出生的法国微生物学家维诺格拉茨基于1887年发现硫磺细菌,1890年发现硝化细菌,他论证了土壤中硫化作用和硝化作用的微生物学过程以及这些细菌的化能营养特性。他最先发现嫌气性的自生固氮细菌,并运用无机培养基、选择性培养基以及富集培养等原理和方法,研究土壤细菌各个生理类群的生命活动,揭示土壤微生物参与土壤物质转化的各种作用,为土壤微生物学的发展奠定了基础。
1892年,俄国植物生理学家伊万诺夫斯基发现烟草花叶病原体是比细菌还小的、能通过细菌过滤器的,光学显微镜不能窥测的生物,称之为过滤性病毒。1915~1917年,特沃特和埃雷尔观察细菌苗落上出现噬菌斑以及培养液中的溶菌现象,发现了细菌病毒——噬菌体。病毒的发现使人们对生物的概念从细胞形态扩大到了非细胞形态。
20世纪以来,生物化学和生物物理学向微生物学渗透,再加上电子显微镜的发明和同位素示踪原子的应用,推动了微生物学向生物化学阶段的发展。1897年德国学者毕希纳发现酵母菌的无细胞提取液能与酵母一样具有发酵糖液产生乙醇的作用,从而认识了酵母菌酒精发酵的酶促过程,将微生物生命活动与酶化学结合起来。
诺伊贝格等人对酵母菌生理的研究和对酒精发酵中间产物的分析,克勒伊沃对微生物代谢的研究以及他所开拓的比较生物化学的研究方向,其他许多人以大肠杆菌为材料所进行的一系列基本生理和代谢途径的研究,都阐明了生物体的代谢规律和控制其代谢的基本原理,并且在控制微生物代谢的基础上扩大利用微生物,发展酶学,推动了生物化学的发展。从20世纪30年代起,人们利用微生物进行乙醇、丙酮、丁醇、甘油、各种有机酸、氨基酸、蛋白质、油脂等的工业化生产。
1929年,弗莱明发现青霉菌能抑制葡萄球菌的生长,揭示了微生物间的拮抗关系,并发现了青霉素。1949年,瓦克斯曼在他多年研究土壤微生物所积累资料的基础上,发现了链霉素。此后陆续发现的新抗生素越来越多。这些抗生素除医用外,也应用于防治动植物的病害和食品保藏。
1941年,比德尔和塔特姆用X射线和紫外线照射链孢霉,使其产生变异,获得营养缺陷型。他们对营养缺陷型的研究不仅可以进一步了解基因的作用和本质,而且为分子遗传学打下了基础。1944年,埃弗里第一次证实了引起肺炎球菌形成荚膜遗传性状转化的物质是脱氧核糖核酸(DNA)。1953年,沃森和克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型和核酸半保留复制学说。
富兰克尔-康拉特等通过烟草花叶病毒重组试验,证明核糖核酸(RNA)是遗传信息的载体,为奠定分子生物学基础起了重要作用。其后,又相继发现转运核糖核酸(tRNA)的作用机制、基因三联密码的论说、病毒的细微结构和感染增殖过程、生物固氮机制等微生物学中的重要理论,展示了微生物学广阔的应用前景。
1957年,科恩伯格等成功地进行了DNA的体外组合和操纵。近年来,原核微生物基因重组的研究不断获得进展,胰岛素已用基因转移的大肠杆菌发酵生产,干扰素也已开始用细菌生产。现代微生物学的研究将继续向分子水平深入,向生产的深度和广度发展。
在微生物学的发展过程中,按照研究内容和目的的不同,相继建立了许多分支学科:研究微生物基本性状的有关基础理论的有微生物形态学、微生物分类学、微生物生理学、微生物遗传学和微生物生态学;研究微生物各个类群的有细菌学、真菌学、藻类学、原生动物学、病毒学等;研究在实践中应用微生物的有医学微生物学、工业微生物学、农业微生物学、食品微生物学、乳品微生物学、石油微生物学、土壤微生物学、水的微生物学饲料微生物学、环境微生物学、免疫学等。
‘玖’ 怎样与微生物和平共处,趋利避害
合理利用微生物造福人类,不滥用抗生素,不滥用基因工程技术,保护生物多样性。
‘拾’ 请你给默默无闻为人类造福的微生物拟一条标语
每天我都默默地注视着你
我可以为你付出一切
而你,却不知道我的存在
我知道我不显眼
但我还是想轻轻地告诉你
我是——微生物