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微生物学的发展及其应用 王天德 微生物学是研究微生物及其生命活动的科学。微生物具有种类繁多、体积微小、代谢类型多、代谢强度高、生长繁殖速度快、容易变异等多种特点。它广泛分布于空气、水、土壤、人体及动植物体，营独立或寄生生活。大多数微生物对人类和动植物是有益的，特别是它与人类的生活有密切的关系，对工农业生产、人类的生活环境和健康卫生有极大的影响。所以，我们研究微生物及其生命活动的目的是为了开发微生物资源，充分利用其对人类生活有利的方面，控制有害方面，使之为社会主义经济建设服务，造福人类。 一、微生物学的发展历史 人类对微生物的利用甚早。我国在利用微生物方面，更有着丰富的经验和悠久的历史。公元前3世纪，在《吕氏春秋》里就有“仪狄作酒禹饮而甘之”之说。公元前14世纪的《书经》上记载着“著作酒醴尔惟曲蘖”，意思是如果要酿酒的话，就要将发芽的谷物发霉而做成曲种。在公元6世纪，后魏贾思勰所著的《齐民要术》一书中就详细记载了制曲和酿酒的技术，还记载了栽种豆科植物可以肥沃土壤，当时虽不知根瘤菌的存在，也不知固氮作用，而会利用根瘤菌积累氮肥，等等。 19世纪末和20世纪初，微生物学被牢固地建立起来。其后，它的主要发展有两个方面：一是研究传染病和免疫学，研究疾病的防治和化学治疗剂的功效；另一方面是和遗传学的结合。 随着社会经济发展的需要，人们不断加强对微生物的研究，已形成了许多微生物学的分支学科。例如有普通微生物学、微生物生理学、微生物生态学、微生物遗传学；有病毒学、细菌学、真菌学；还有土壤微生物学、海洋微生物学；再有医学微生物学、工业微生物学、农业微生物学、环保微生物学、石油微生物学等等，所以，微生物学的发展历史是辉煌的。 二、微生物学在动植物及人类生命活动中的作用 （一）微生物在植物生命活动中的作用 1.源源不断地供给植物所需要的原料 绿色植物最大的特性就是能将自然界中的无机物转化成有机物，即通过光合作用将CO2和H2O合成糖类等有机物，能将无机态氮和各种的矿质元素转化成其他有机物。而这些无机物的源源不断供应就依赖微生物将大量的有机物分解成无机物和CO2，归还到土壤和大气中，以供植物用来合成有机物。据估计，地球上的CO2有90％是靠微生物的分解作用形成的。 2.提高土壤肥力，增加粮食产量 土壤是植物生长发育的基地，它最根本的特征是具有肥力，即具有能够提供植物生长发育需要的水分养分和空气。因此，植物生长良好与否直接依赖于土壤肥力，而土壤肥力的发展又依赖于其中的微生物活动具体表现如下：①固氮微生物可把大气中的氮转化为氮素化合物，供植物吸收；②土壤中的各种植物残残体及排泄物，通过土壤微生物的作用，分解和转化，形成腐殖质把分散的土壤颗粒粘结成稳固的团粒结构，从而改善了土壤的水、肥、气等条件，提高土壤肥力；③土壤中某些处于有机或无机状态的养分，通过土壤中多种微生物的分解，使之成为植物所利用的状态。如磷细菌能分解含磷的有机物成为植物易于吸收的磷酸盐；硅细菌能分解土壤里的硅酸盐，分离出植物可吸收的钾现在人们制成微生物肥料，施到地里，能提高土壤肥力，可增加粮食产量。 （二）微生物在动物生命活动中的作用 1.提高动物摄取营养物质吸收利用率 动物区别于植物的显著特点之一，就是动物本身不能直接将环境中的无机物转化成为有机物。因此，动物只有直接或间接地摄取现成的有机物，作为自身的营养物质。而微生物能提高动物摄取营养物质的吸收利用率。例如植食性动物，它们所摄取的营养物质中含有极高的纤维素，不易被消化利用。因此人们采取细菌饲料或发酵饲料方法，其目的是利用微生物所具有的分解多糖物质的各种酶，进行直接的分解和降解有机废弃物的主要成分──纤维素、半纤维素、木质素、果胶质等。据试验分析：经培养蘑菇后的稻草、麦秆，粗蛋白含量增加2～3倍，粗脂肪提高2～5倍，而畜禽难以吸收利用的纤维素降低20％～50％，木质素降低20％～30％。 2.增加了动物的生产效益 据报道：用稻草加入牛粪发酵制成蘑菇培养料，除产出大量鲜菇外，将收菇后的培养料用来喂猪，其营养价值相当于2号米糖。还有饲料中加入5％饲料酵母，对猪增重提高15％～20％，对鸡可提高产蛋率20％～30％，对奶牛每吨饲料可增产牛奶6～7吨。 （三）微生物在人类生命活动中的作用 1.净化人类生存的基地 环境的好坏也就直接影响人类的生命活动。当今随着工业的迅速发展、人口高度的密集，将污水、污物注入水体，造成环境严重的污染，直接危害人类的身体健康，乃至生命。为了保护环境，除去环境中对人类有害的物质，现在采取了微生物的处理办法：即利用微生物将含碳有机污物分解成CO2、H2S等气体；将含氮有机污物分解成氨、硝酸、亚硝酸等；将汞、砷对人类有毒的重金属在水体中得到转化，达到污水净化目的。 2.提供人类生存的物质 人类要生存，必须有最起码的衣、食、住行等物质的提供。这些物质的提供离不开生物，即动植物。随着人类生活水平的不断提高，需求的物质就更加丰富。而微生物学的不断发展和研究，提供了大量而丰富的物质资源。例如应用于酿造工业、发酵工业的酒精酵母菌、啤酒酵母菌、葡萄糖酵母菌等，生产出大批的工业酒精、葡萄酒、啤酒，既发展了工业，又丰富了人类的物质需求；应用于医药工业的多种抗菌素，生产出了各种菌苗、疫苗以及抗菌素等，丰富了治病的药品，提高了治病的效益，保障人类的身体健康；为了解决能源在农村中的不足，充分利用微生物的分解作用，利用畜禽粪便以及用过的培养饲料生产沼气，解决人类的照明、做饭和生产等方面的问题，提高了生物能的回收和利用效率。 就连人类维持正常生命活动，也需要微生物的作用。例如人体的肠道中存在微生物，正是微生物的存在合成了人体利用的维生素K、维生成B12、烟酸、核黄素、氨基酸等不可缺少的物质。 总之，随着我国社会主义经济建设的不断发展生物科学将占居越来越重要的地位，未来微生物学的发展将会比过去和现在更加辉煌。 (责任编辑：admin) |