第二 生物百科

本领强大的微生物

微生物的大小

微生物早在32亿年前就存在于地球上了，只是由于它们个头小，直到19世纪中期，列文？虎克发明了显微镜以后，微生物世界才向人类展示出它们迷人的无穷奥秘。

说它们个头小，一点都没有夸大其辞。它们小，小到连肉眼都看不见，因为我们肉眼只能看到1/10毫米以上的东西。而几万万个微生物堆在一起，也只有一粒小米粒那么大，可见它们体积有多么小。

虽然微生物的体积是如此之小，但还是可以被测量的。当然，测量的工具就不能是现在一般家庭或学生使用的普通尺。因为这些尺的最小单位是毫米，用毫米作为微生物的长度单位，实在是大材小用了。一般来说，测量微生物，我们使用微米或者纳米。

微米到底有多大呢？将1毫米平均分成1000份，其中的一份才是1微米。再将这1微米平均分成1000份，取其中的一份，才是1纳米。

微生物的本领

别看微生物的个头小，它的本领可不小。它们也有自己的飞机、轮船。空中纷飞的灰尘是它们无拘无束随风游荡的热气球；丑陋的苍蝇是它们巨大的波音747，光一只苍蝇的脚就能运载好几万个微生物乘客；水面上随波逐流的土粒是它们的游艇；漂浮的树叶、小枝是它们的航空母舰。

这些逍遥的家伙，寻个机会就搭乘这些飞机、轮船……到处游览世界名胜，美国的自由女神像、法国的凯旋门、日本的富士山，哪儿没留下它们的“倩影”呢？

小家伙们跑到医院里，看见那儿有好多好多被病痛折磨的病人，善良的它们献出自己的劳动产品——抗生素，医生们笑了，病人们康复了，这些逍遥的小家伙们又开始漫游了。

小家伙是个调皮的孩子，它时不时就钻入人体的肠道、血管作起恶来，让人们爱它也不是，恨它也不是，只有动用全身的免疫系统抗击它们。

不要小瞧这些体积小的微生物，人“菌”之战到底鹿死谁手还不得而知呢！有许多次，人类在它们强大的攻势面前都不得不缴械投降，或者只有借助于其他的微生物来对付。

小家伙们的本事太大了，它们能腐朽木材，仅在英国，每年给木材造成的损失就达三四亿美元！而且，它还能在计算机电子回路的塑料表面繁殖，使整个系统出现故障、造成不可估量的损失！

微生物的能量

这么一点点的小个头，怎么会有如此高强的本领呢？究其原因，不外乎以下几条：一是吃得多、吸收得多、转化迅速；二是长得快、繁殖快、能吃苦，不论在多么艰难的环境中它都能够随机应变，不仅顽强地活下去了，还顽强地养儿育女……归根结底一句话：这小家伙是个“鬼精灵”，鬼就鬼在它的这个“小”字上啦！

为什么这样说呢？其实自然界有一个普遍的规律：任何物体被分割得越小，其单位体积中物体所占有的表面积就越大。

若以人体的面积与体积的比值作为标准“1”的话，与人体等重的大肠杆菌，面积与体积的比值为人的30万倍！

这种小体积、大面积的特点造就了世间微小的“巨人”，它使得这个“迷你”生物更容易与周围环境进行物质交换，更容易与外界进行能量和信息交流，也就使得这个逍遥“小子”能把“秤砣虽小压千斤”这句话诠释得如此生动了。

微生物的生存环境

这个“世界公民”本领可真大，上得了冰山，下得了火海，躲在酒桶里，藏在人的肚肠中，真是无处不在，无时不有。

不用说别的地方，单是看看我们的手掌，可不是危言耸听，上面密密麻麻地布满了好多好多的微生物。就是在人的粪便中，竟然也有1/3都是微生物的菌体。一个成年人，在24小时内排出的微生物就有400万亿之多，真是一个令人瞠目结舌的数字！

要不，我们再来学学虎克先生，刮一点齿垢，放在显微镜下观察：哇，真是可怕，一点点齿垢里竟然生活着那么多的微生物，有一些像柔软的杆棒，来来往往，以君主的堂皇气派，列队而行；还有一些螺旋状的，在水里疾转，像战场上奋勇杀敌的勇士……，正是它们中的变形链球菌在我们的牙齿中捣鬼，让我们牙疼难忍！

日常生活中，我们常常将零用钱和纸巾混放在一起，这是非常不卫生的习惯，纸币上有很多的细菌和病菌，据测，一张半新的纸币上就沾有30万至40万个细菌呢！

再看看我们身边的水，浊浪涛涛的黄河水、长江水，阳春三月绵绵的雨丝，炎炎夏日的滂沱大雨……哪一处没有微生物的身影呢。清水里，氧气充足，虽然没有什么养料，微生物却能延年益寿。浊水里有丰富的有机物，微生物能尽情享用，大饱口福。

连绵的细雨，澄清了天空，扫净了大地，然而，那涓涓细流汇成了江河湖海，同时也载着浩浩荡荡的微生物奔向四面八方。

粉妆玉砌的冬雪，纯洁无暇，但那些将化未化的冬雪，正是微生物冬眠的地方。

甚至于我们人类离不开的饮用水中也有它们的存在。我国规定，饮用水的标准是每毫升水中细菌总数不超过100个，每升水中大肠杆菌的数量不能超过3个。自来水公司输送到千家万户的水是经过了很多道处理工序，最后检验合格才允许输出的。

但为什么有时喝了自来水会拉肚子，经检查是水质不符合标准呢？这可不能责怪自来水公司，他们是严格遵守国家规定的，但原因何在呢？我们知道，水是通过管道运输的，高楼层的居民还得利用水箱贮存水，在这一“送”一“贮”的过程中，所谓“二次污染”就发生了。藏在水里的、管道中的、水箱壁上的微生物会很快繁殖起来。

连澄清透明的水中都包含有如此多的微生物，就不用说平常看起来都脏兮兮的土壤了。土壤本是微生物的家乡，也是微生物的工厂，据估计，每1克重的土块竟有数亿个微生物在活动着。即使在荒无人烟的沙漠，一克砂土中也有10多万个微生物存在，比我们的某些城市所拥有的人口还要多！

有人问，空气中有没有它们？做一个小小的实验就可以说明：将一杯经过高温灭菌的肉汤敞口放在实验室或者家里，没过多久，通过显微镜观察肉汤汁，就能发现里面有很多快活的微生物，它们是从空气中飞到肉汤里安家落户的小精灵。

这些微生物坐在尘埃或者液体飞沫上，凭借风力随着空气的流动就可以漫游3000千米之远，飞上20000米之高，周游列国，浪迹天涯。

微生物的生存极限

什么地方没有微生物呢？我们常常听说高温灭菌，沸水消毒，是因为微生物怕热。一般来说，到60℃以上，微生物就渐渐没了生气，到100℃，大部分微生物就没有生还的希望了。但是，这一常识却不断受到挑战。

20世纪80年代初，科学家在90℃的高温热水中找到了存活的细菌。那时，人们以为90℃可能就是生命的耐热极限。但十几年前，德国生物学家在意大利的海底火山口周围发现了生存在110℃热水中的“超级嗜热性细菌”。

1990年，两名美国科学家在2600米深的海底发现了能喷射出几百摄氏度高温水的涌泉。令人惊奇的是，在如此高温高压的水样里科学家竟然发现了一些活的微生物——一种以前无人知晓的细菌！

要知道，金属锡在232℃时就会熔化，而这种细菌在232℃居然还能自由自在地生活，看来，我们还不能小看了微生物，它们中居然还有耐得了高温的“英雄”！

在冰天雪地人迹罕至的南极，那些多砂砾的土壤及结冰的水域，竟然也是细菌的大本营，这些无所畏惧、无处不在的世界公民，连严寒也不害怕！

制造美食的微生物

酿造博士曲霉

在真菌家族中有一位酿造“博士”，叫曲霉，味道鲜美的腐乳就是靠它研制成功的。

豆腐是制腐乳的原料，由于豆腐中含有的蛋白质不易被水溶解，所以未经加工的豆腐淡而无味。曲霉有一个“绝招”，它可以分泌出一种能分解蛋白质的酶，把豆腐中丰富的蛋白质分解成各种氨基酸，氨基酸刺激人舌头上的味蕾，于是人就尝到了鲜味。

曲霉的菌丝有隔膜，属于多细胞霉菌，它的菌落带有各种颜色，黄曲霉、红曲霉、黑曲霉等曲霉菌，就是由菌落的颜色而得名。

说来有趣，我国周朝时候，为了给皇后染制黄色礼服——曲衣，曾专门派人培制黄色曲霉。当时的人们还不知道微生物的大名，更没有菌落这样的概念，古人只是凭直觉，把它们称为“五色衣”、“黄衣”等。

正是曲霉具有能分解蛋白质等复杂有机物的绝招，从古至今，它们在酿造业和食品加工方面都大显身手。早在两千年以前，我国人民就已懂得依靠曲霉来制酱；民间酿酒造醋，常把它请来当主角；我国特有的调味品豆豉，也是曲霉分解黄豆的杰作；现代工业则利用曲霉生产了各种酶制剂、有机酸，以及农业上的糖化饲料。

发酵之母酵母菌

松软可口的馒头，香喷喷的面包，是靠酵母菌的帮助才烤制出来的。假如消化不良，食欲不振，医生会给开些酵母片，让酵母菌帮助把胃里的不容易消化的东西统统打扫干净。

酵母菌是微生物王国中的“大个子”，它们有的呈球形和卵形，还有的长得像柠檬或腊肠。绝大多数的酵母菌以出芽方式进行无性繁殖，样子很像盆栽仙人掌的出芽生长。

酵母菌本领非凡，它们可以把果汁或麦芽汁中的糖类，即葡萄糖在缺氧的情况下，分解成酒精和二氧化碳，使糖变成酒。它能使面粉中游离的糖类发酵，产生二氧化碳气体，在蒸煮过程中，二氧化碳受热膨胀，于是馒头就变得松软，所以被称为发酵之母。

酵母菌浑身是“宝”，它们的菌体中含有一半以上的蛋白质。有人证明，每100千克干酵母所含的蛋白质，相当于500千克大米、217千克大豆或250千克猪肉的蛋白质含量。

第一次世界大战期间，德国科学家研究开发食用酵母，样子像牛肉和猪肉，被称为“人造肉”。第二次世界大战爆发后，德国再次生产食用酵母，随后，英、美和北欧的很多个国家群起而仿效。

这种新食品的开发和利用，被认为是第二次世界大战中继发明原子能和青霉素之后的第三个伟大成果。酵母菌还含有多种维生素、矿物质和核酸等。家禽、家畜吃了用酵母菌发酵的饲料，不但肉长得快，而且抗病力和成活率都会提高。

酵母菌在自然界中分布很广，但它们既怕过冷又怕过热，所以市场上出售的鲜酵母一般要保存在10℃～25℃之间。

制醋巧手醋酸梭菌

醋是家家必备的调味品。烧鱼时放一点醋，可以除去腥味；有些菜加醋后，风味更加好，还能增进食欲，帮助消化。镇江香醋、山西陈醋，都是驰名中外的佳品。

1856年，在法国立耳城的制酒作坊里，发生了淡酒在空气中自然变醋这一怪现象，由此引起了一场历史性的大争论。当时有的科学家认为，这是由于酒吸收了空气中的氧气而引起的化学变化。而法国微生物学家、化学家巴斯德，令人信服地证明酒变化醋是由于制醋巧手——醋酸梭菌的缘故。

原来，一般制醋有三个过程：第一步，曲霉“博士”先把大米、小米或高粱等淀粉类原料变成葡萄糖；第二步由酵母菌把糖变成酒精。如果生产到这一步，人们就可以喝上美酒了。但是，由酒为醋，还得有第三步，这就要醋酸梭菌来完成。

醋酸梭菌是一种好气性细菌，它们可以从空气中落到低浓度的酒桶里，在空气流通和保持一定温度的条件下，迅速生长繁殖，进行好气呼吸，使酒精氧化，就这样它们一面“喝酒”，一面把酒精变成了味香色美的酸醋。

醋酸梭菌有个很大的特点，就是对酒精的氧化不够彻底，往往只氧化到生成有机酸的阶段，所以有机酸便积累起来。人们利用它的这个特点，不仅可以生产醋酸，而且还广泛用于丙酸、丁酸和葡萄糖酸的生产。

醋酸梭菌还能将山梨中含有的山梨醇转化成山梨糖，这是自然界少有然而却是合成维生素C的主要原料。另外，醋酸梭菌还可以用于生产淀粉酶和果胶酶。

醋酸梭菌虽然是制醋巧手，但酿酒师傅可不欢迎它们，因为它们常常跑到酒桶里搞恶作剧，把一桶美酒搞得酸溜溜的。所以，酿酒师傅总是把酒桶盖得严严实实的，不让醋酸梭菌混入酒桶，即使有少量溜进桶里的醋酸梭菌也会因喘不过气来被闷死。

最后，酿酒师傅还要给酒桶加温，残存的醋酸梭菌和其他“捣乱”的微生物会一一被消灭掉，这时，酿酒师傅就放心地等着出美酒了。

制造能源的微生物

甲烷菌制造沼气

在泥泞的沼泽或水草茂密的池塘里，生活着无数专爱“吹气泡”的小生命，名叫甲烷菌。甲烷菌是地球上最古老的生命。在地球诞生初期，死寂而缺氧的环境造就了首批性情随和的“生灵”，它们不需要氧气便能呼吸，仅靠现成简单的碳酸盐、甲酸盐等物质维持生计，然而它们具有生命实体——细胞，并开始自然繁殖。这就是生物的鼻祖——甲烷菌。

时至今日，地球几经沧桑，甲烷菌却本性难移，仍保持着厌氧本色。当然，现代甲烷菌的“食物”来源更加广泛，杂草、树叶、秸秆，食堂里的残羹剩饭，动物粪尿，乃至垃圾等都是甲烷菌的美味佳肴。沼泽和水草茂密的池塘底部极为缺氧，甲烷菌躲在这里“饱餐”一顿之后，便舒心地呼出一口气来，这便是沼气泡，沼气泡中充满了沼气。

沼气的主要成分是甲烷，另外还有氢气、一氧化碳、二氧化碳等。它是廉价的能源，用于点灯做饭，既清洁又方便；还可以代替汽油、柴油，是一种理想的气体燃料。

现在世界上大多数国家都在为燃料不足而发愁，开发利用新能源已成为世界性的紧迫问题。而小小微生物却能为人类分忧，在解决能源危机的问题上作出了自己的贡献。

在国外，已有许多工厂使用沼气作燃料开动机器。我国也有不少地区特别是农村兴建了沼气池，人工培养微生物制取沼气。

据估计，每立方米沼气池可以生产6000千卡左右的热量，可供一个马力的内燃机工作24小时；供一盏相当于60瓦～100瓦电灯亮度的沼气灯照明5小时～6小时。还可以建成沼气发电站把生物能变成电能。甲烷菌的食料非常广泛，几乎所有的有机物都可以用作沼气发酵的原料。

沼气池则为甲烷菌提供了一个缺氧的环境。在这里，甲烷菌可以愉快地劳动，源源不断地产生沼气。一个年产20000吨酒精的工厂，如将全部酒精废液生产沼气，每年可得沼气1100万立方米，相当于9000吨煤。而且，被甲烷菌“吞嚼”过的残渣，还是庄稼的上等肥料，肥效比一般农家肥还高。

酵母菌制造乙醇

乙醇，就是我们通常说的酒精。纯乙醇的沸点为78.5℃，很容易燃烧，在世界面临能源危机的今天，开发利用乙醇作动力燃料，正受到人们越来越多的关注。

有的国家把乙醇掺进汽油里混合使用，称为醇汽油，效率甚至比单用汽油还高。产糖量居世界第一的巴西，完全用乙醇开动的汽车，已经在圣保罗的大街上奔驰了。

生产乙醇的主角是大名鼎鼎的酵母菌。它能够在缺氧的条件下，开动体内的一套特殊装置——酶系统，把碳水化合物转变成乙醇。近些年来人们又陆续发现，微生物王国中能够制造乙醇的菌种还不少，比如有一种叫酵单孢菌的，它的本领比酵母菌还高，不仅发酵速度快，生产效率高，而且能更充分地利用原料，产出的乙醇要比酵母菌高出8倍多，是更为理想的乙醇制造者。

在相当长的一段时间里，微生物用来生产乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜、甜高粱等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物，现在人们找到了一种廉价的原料，这就是纤维素。

纤维素也是碳水化合物，而且在自然界里大量存在，许多绿色植物及其副产品，如树枝树叶，稻草糠壳等，几乎有一半是纤维素，用它们做原料可以说是取之不尽，用之不竭。当然，用纤维素做原料对酵母菌来说，将发生极大的困难，也就是说很难施展它的发酵本领。

不过有办法，人们早就从牛、羊等牲畜能吸收纤维素的研究中发现，微生物中的球菌、杆菌、黏菌和一些真菌、放线菌，会分泌出一种能催化纤维素分解的酶，叫纤维素酶。纤维素酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子，然后酵母菌就能把葡萄糖发酵变成乙醇。

更令人赞叹不已的是，有一种叫嗜热梭菌的微生物，它们居然能一边“吃”纤维素，一边就“拉”出乙醇来，那就更简单了。在日本和韩国等地，利用木霉和酵母菌协同作战，也成功地用纤维素生产出了乙醇。微生物利用纤维素做原料生产乙醇，为乙醇登上新能源的宝座铺平了道路。由于这些原料都来自绿色植物，所以有人把乙醇称为绿色的汽油。

新型微生物电池

煤炭、石油、天然气，是当前人类生活中的主要能源。随着人类社会的发展和生活水平的提高，需要消耗的能量日益增多。可是这些大自然恩赐的能源物质，是通过千万年的地壳变化而逐渐积累起来的，数量虽多，但毕竟有限。因此，人们终将面临能源危机的一天。当然，人们可以从许多方面获取能源，例如太阳能就是一个巨大的能源，此外像地热、水力、原子核裂变都可以放出大量的热能。试验研究表明，利用微生物发电，向人们展示出美好的前景。

电池有很多种类，燃料电池是这个家族中的后起之秀。一般电池是由正极、负极、电解质三部分构成，燃料电池也是这样：让燃料在负极的一头发生化学反应，失去电子；让氧化剂在正极的一头发生反应，得到从负极经过导线跑过来的电子。同普通电池一样，这时候导线里就有电流通过。

燃料电池可以用氢、联氨、甲醇、甲醛、甲烷、乙烷等作燃料，以氧气、空气、双氧水等为氧化剂。现在我们可以利用微生物的生命活动产生的所谓“电极活性物质”作为电池燃料，然后通过类似于燃料电池的办法，把化学能转换成电能，成为微生物电池。

作为微生物电池的电极活性物质，主要是氢、甲酸、氨等。例如，人们已经发现不少能够产氢的细菌，其中属于化能异养菌的有30多种，它们能够发酵糖类、醇类、有机酸等有机物，吸收其中的化学能来满足自身生命活动的需要，同时把另一部分的能量以氢气的形式释放出来。有了这种氢作燃料，就可以制造出氢氧型的微生物电池来。

在密闭的宇宙飞船里，宇航员排出的尿怎么办？美国宇航局设计了一种巧妙的方案：用微生物中的芽孢杆菌来处理尿，生产出氨气，以氨作电极活性物质，就得到了微生物电池，这样既处理了尿，又得到了电能。

一般在宇航条件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦电力。同样的道理，也可以让微生物从废水的有机物当中取得营养物质和能源，生产出电池所需要的燃料。

尽管微生物电池还处在试验研究的阶段，但它在不久的将来，定将给人类提供更多的能源。

超级微生物的本领

喜压微生物

电影中的“超人”，具有异乎寻常的胆识和能力，但那纯属虚构，而现实中的“超级微生物”则活生生地生活在地球上。所谓“超级微生物”是指能在特殊环境下生存的，具有超能力的生命体。研究它们，对于人类的生活意义重大。

一般微生物很难在高压下生存，但喜压微生物在一般大气压下不能生存，只在高压下才能生存。这种微生物可在3800米以下的深海中生活，这一环境处于高水压和低温状态。

由于技术上存在一些问题，目前人类尚无法分离喜压微生物。但研究人员认为，未来深海微生物和宇宙微生物将会成为喜压微生物的来源。

抗放射微生物

一般微生物受到10万拉德～15万拉德放射线的照射，就会死亡。但是，有一种微生物即使在100万拉德～200万拉德放射线照射下，也能生存。这种抗放射线照射的微生物已引起研究人员的关注。

目前，许多国家都在研制用于食品和医疗器械等方面的放射线杀菌。在迄今已发现的微生物中，最高的可耐500万拉德放射线的照射。

低营养微生物

一般说来，微生物总是在有机物比较丰富的地方繁殖。但有一类微生物却可在营养贫乏的环境中生存。这类微生物可在一般微生物无法繁殖的，高倍率稀释的培养基中，即有机碳浓度为10％～4％的环境中繁殖。

大多数低营养微生物属于假单胞菌，可有效地利用空气中挥发的有机物。日本的研究人员通过实验发现，低营养微生物在除去有机物的蒸馏水中，可稳定地繁殖，而且可以传宗接代。

甚喜盐微生物

腌制的鱼为什么会在高盐的状态下仍然被微生物所侵蚀呢？这与“甚喜盐微生物”有关，它可以在饱和的食盐水中生活。人类把它们同甲烷微生物及喜酸、喜热微生物一起列入了古代微生物中。

一般来说，从海水中可以分离出低度喜盐微生物，在盐液食品中可以分离出中度喜盐微生物。高度喜盐微生物大都是从盐田和盐湖中分离出来的。

高度喜盐微生物为了生存，要求有特殊的氯化钠，在3个分子量以上的食盐培养基中能良好生育，而且不能用其他盐类代替氯化钠，一旦让喜盐微生物脱离食盐，它们便溶化、死去。

喜酸碱微生物

微生物世界真是“不看不知道，一看吓一跳”，不仅有甚喜盐微生物，而且还有喜酸、喜碱微生物。

微生物一般是在中性PH值的环境中生活的，但也有在偏重碱性和偏重酸性环境中生活。

目前，已从PH值为4以上的土壤中分离出喜碱微生物。喜碱微生物具有许多有趣的特征，它能使生活环境变成适合自身需要的PH值状态。

如果让喜碱微生物在PH值为12左右的环境中生活数日，培养基会逐渐变成PH值为9左右。若让同样的微生物在PH值为7.5左右的环境中生活，尽管最初它的繁殖很缓慢，但随着PH值逐渐提高到8.5以上，其繁殖便开始加速了，当达到PH值为9左右的时候，繁殖停止。

自然界中有一种对酸非常嗜好的微生物。这类微生物可以在pH值为1的强酸环境中生存。在喜酸微生物中，还有许多微生物同时具有喜热性，它们可以在酸性温泉中生活。

日本的研究人员从东北地区的酸性温泉中分离出一种既喜酸，又喜热的微生物，这种微生物可在pH值为2～5的范围内，温度70℃的环境中生存。

此外，日本的研究人员还发现了一种在酸性更强，而且温度必须达75℃以上的环境中生存的微生物，这种微生物的形态很奇特，细胞膜呈六角形的镶嵌结构。

此外，自然界中还有很多形形色色的超级微生物展现着无穷的奥秘，如果能将这些超级微生物研究透彻，那么，我们就可以利用它们的“超级”特殊性生产出新的物质、新的产品。

能够治病的微生物

抵抗疾病的“疫苗”

许多细菌和病毒会给人类带来疾病，造成死亡，然而，人们也正是利用这类细菌和病毒以毒攻毒，把它注射到正常人的身体里，使人体在后天产生对某种疾病的抵抗力。这种用来注射的细菌和病毒，就是疫苗。

疫苗的利用，可以追溯到10世纪的我国宋朝时期，当时一些民间医生就已知道用天花病人的豆痂，吹进健康人的鼻孔里，使他在患轻微的天花病过程中，获得对天花病毒的免疫力。

18世纪，天花病广泛流行，夺去了无数人的生命。英国乡村医生琴纳惊异地发现，面对令人惊恐战栗的天花，挤牛奶的姑娘们却没有一个生病的这是什么原因呢？

他进一步研究得知，原来姑娘们在挤牛奶时，手无意中接触了牛痘的浆液，牛痘病毒就从手上细小的伤口进入了人体，虽然手上出现了寥寥无几的痘疹，但是姑娘们却对天花病毒具有了免疫力。

这一发现使他大受启发，在经过一系列实验后，他为一个小男孩接种了牛痘，成功地获得了预防天花的免疫效果。这是人类用科学方法免疫防病的开端。

经过几个世纪的努力，人们已经研制出了多种疫苗，用来注入人体，抵抗各种疾病的袭击，有效地控制了天花、麻疹、霍乱、鼠疫、伤寒、流行性脑炎、肺结核等许多传染病的蔓延。

那么，人体注射了疫苗，为什么能预防传染病呢？疫苗、菌苗都是利用微生物制成的，所以称为生物制品。

绝大多数生物制品对人体来说，是一种大分子胶体的异体物质，人们把它称为抗原。当抗原进入人体后，它可以刺激人体内产生一种与其相应的抗体物质。抗体具有抑制和杀灭病原菌的功能，这便是人体内的免疫作用。

例如，种牛痘所以能预防天花，就是因为预防接种后，抗原物质作用于人的机体，除了引起体内先天性免疫增强外，还能刺激人体内产生大量抗体和免疫活性物质——转移因子、干扰素等，这样，人体对再侵入的天花病毒就会自动获得免疫力了。

“吃汞勇士”假单孢杆菌

20世纪50年代初，日本水俣地区发生了一种奇怪的病。患者开始感到手脚麻木，接着听觉、视觉逐步衰退，最后精神失常，身体像弓一样弯曲变形，惨叫而死。

当时谁也搞不清这是什么病，就按地名把它称为“水俣病”。经过医学工作者几年的努力，终于揭开了这怪病之谜。

原来是当地工厂排出的含汞废水污染了水俣湾，使那里的鱼虾含汞量大大增加，人吃了这些鱼虾后，汞也随之进入人体，当汞在人体内的含量积累到一定程度，就会严重地破坏人的大脑和神经系统，产生可怕的中毒症状，直到致人死命。

汞化合物是一种极难对付的污染物，人们曾试图用物理的方法和化学的方法来制服它，但效果都不太理想，最后还是请来了神通广大的微生物。

在微生物王国里，有一批专吃汞的勇士，例如有一种名叫假单孢杆菌的，到了含汞的废水中，不但安然无恙，而且还能把汞吃到肚子里，经过体内的一套特殊的酶系统，把汞离子转化成金属汞，这样，既能达到污水净化的目的，人们还可以想办法把它们体内的金属汞回收利用，一举两得。

而微生物王国中有不少成员，如为数众多的细菌、酵母菌、霉菌和一些原生动物，事实上它们早已充当着净化污水的尖兵。

它们把形形色色的污染物“吃进”肚子里，通过各种酶系统的作用，有的污染物被氧化成简单的无机物，同时放出能量，供微生物生命活动的需要；有的污染物被转化、吸收，成为微生物生长繁殖所需要的营养物。

正是经过它们的辛勤劳动，大量的有毒物质被清除了，又脏又臭的污水变清了。有的还能变废为宝，从污水中回收出贵重的工业原料；有的又能化害为利，把有害的污水变成可以灌溉农田的肥源。

“药苑新秀”干扰素

你听说过干扰素吗？顾名思义，干扰素是一种能起干扰作用的物质。

1957年，美国的两位科学家艾萨克斯和林登曼首先发现，当病毒感染人体后，受到病毒入侵的细胞里会产生和释放出一种蛋白质进行“自卫反击”，干扰和抑制病毒的“为非作歹”。这种蛋白质被称为干扰素。

这一发现，极大地震动了全世界的科学界。许多国家的科研机构不惜资金投入研究，先后证明，用干扰素治疗病毒引起的感冒、水痘、角膜炎、肝炎、麻疹等都有很好的疗效。

尤其令人注目的是，干扰素对癌细胞也有抑制作用。有些科学工作者还探明，干扰素对人体的免疫能力也有刺激作用，能唤起整个机体的防御系统，提高它们的机能和作用，警觉地进入“战备状态”，从而大大地增强身体的抵抗力。有人预言，未来药品的新秀将是干扰素的“天下”。

干扰素虽然有如此神效，但是它的提取工作却非常困难。因为干扰素只有在受到病毒入侵的细胞中才能产生，而且数量极少。

1979年，芬兰红十字会和赫尔辛基卫生实验所用了4.5万升人血，才煞费苦心地提炼了0.4克干扰素。据法国医疗单位计算，治疗一个感冒病患者要花费10000法郎，而医治一位癌症病人，需要花费50000多法郎，可谓是世界上最昂贵的药品之一了。

那么，能不能从别的动物血液中提取呢？不行。因为干扰素有很强的专一性，人体用的干扰素只能从人体细胞中取得；把从别的动物身上取得的干扰素用到人身上，数量再多也没有效果。

人们正在积极寻找新的办法。进入21世纪，美国和瑞士的科学工作者分别宣布，他们已经采用基因工程的办法，把人干扰素基因移植到大肠杆菌细胞里去，使大肠杆菌在新移植来的基因的指导下，合成我们所需要的物质——人干扰素。

我们知道，繁殖快本来就是微生物的特点，而大肠杆菌在这方面更是首屈一指的。它一般20分钟至30分钟就能繁殖一代，24小时可以繁殖70多代。而且大肠杆菌的食料简单，来源丰富，培养并不困难。因此，用它们来生产干扰素，不仅产量高，而且价格低廉，一旦付诸实施，微生物又将为人类的健康事业作出新的贡献。

能够保护环境的微生物

微生物分解细胞

在城市的旧房区，我们经常看到拆旧房的工人。在大自然的国度里，细菌也是“拆旧房的工人”，不过它们拆的不是旧房，而是动植物的尸体。它们将多细胞的动植物分解成单细胞，进一步分解成小分子还给大自然。

在那些死去的生物细胞里还残留着蛋白质、糖类、脂肪、水、无机盐和维生素六种成分。在这六种成分中，水和维生素最容易消失，也最易吸收；其次就是无机盐，很易穿透细菌的细胞膜；然而对于结构复杂而坚实的生命三要素蛋白质、糖类和脂肪等，细菌就要费点心思了。先要将它们一点一点软化，一丝一丝地分解，变成简单的小分子，然后才能够重新被利用。

蛋白质的名目繁多，性质也各异，经过细菌的化解后，最后都变成了氨、一氧化氮、硝酸盐、硫化氢乃至二氧化碳及水。这个过程叫化腐作用，把没有生命的蛋白质化解掉的同时往往会释放出一股难闻的气味。

糖类的品种也多，结构也各不同，有纤维素、淀粉、乳糖、葡萄糖等。细菌也按部就班地将它们分解成为乳酸、醋酸、二氧化碳及水等。

对于脂肪，细菌就把它分解成甘油和脂肪酸等初级分子。

蛋白质、糖类和脂肪这些复杂的有机物都含有大量的碳链。细菌的作用就是打散这些碳链，使各元素从碳链中解脱出来，重新组合成小分子无机物。这种分解工作，使地球上一切腐败的东西，都现出原形，归还于土壤，使自然界的物质循环得以进行。

高科技带来污染

现代高科技的快速发展，的确给人类生活带来了巨大的便利，然而，也产生了一系列新的问题，水污染便是其中之一。

前苏联时期，伏尔加河污染使著名的鲟鱼快要绝迹。1965年在斯维尔德洛夫市曾有人偶然把烟头丢进伊谢特河而引起了一场熊熊大火。前苏联每年有100多万吨石油产品和20万吨沥青及硫酸排放入里海，使丰产的梭子鱼几乎绝迹。

在美国，被称为“河流之父”的密西西比河，污染使许多鱼鸟绝迹，港湾荒芜。盛产水生生物的安大略湖也被污染得享有“毒湖”之称。海洋的污染使美国8％的海域中的鱼贝类不可以再食用。

在日本，港湾的污染使特产的樱虾、鲈鱼已经断子绝孙。九州鹿儿岛的猫因为吃了富含汞的鱼类、贝类而像发疯一样惊慌不安，跳入大海，有“狂猫跳海”的奇闻。

在我国，由于受工业废水、生活污水、粪便、农药化肥等污染，国内的523条重要河流中，现已有436条受到严重污染，湖泊和水库的80％左右也被列为污染之列。

浊浪滔滔，江河湖泊在呻吟，人们费了不少脑筋和精力，投入了大量的人力、物力、财力来解除水污染。

微生物净化污水

目前，废水处理有物理方法、化学方法和生物方法，而用微生物处理废水的生物方法以效率高、成本低受到了广泛使用。

能除掉毒物的微生物主要是细菌、霉菌、酵母菌和一些原生动物。它们能把水中的有机物变成简单的无机物，通过生长繁殖活动使污水净化。

有种芽孢杆菌能把酚类物质转变成醋酸吸收利用，除酚率可以达到99％一种耐汞菌通过人工培养可将废水中的汞吸收到菌体中，改变条件以后，菌体又将汞释放到空气中，用活性炭就可以回收。

有的微生物能把稳定有毒的双对氯苯基三氯乙烷（DDT）转变成溶解于水的物质而解除毒性。

每年在运输中有150万吨的原油流入世界水域使海洋污染，清除这些油类，真菌比细菌能力更强。在去毒净化中，不同的微生物各有“高招”！枯草杆菌、马铃薯杆菌能清除已内酷胺；溶胶假单孢杆菌可以氧化剧毒的氰化物；红色酵母菌和蛇皮癣菌对聚氯联苯有分解能力。

用微生物处理废水常用生物膜法。所有的污水处理装置都有固定的滤料介质如碎石、煤渣及塑料等，在滤料介质的表面覆盖着一层由各类微生物组成的粘状物称为生物膜。

生物膜主要是由细菌菌胶团和大量真菌菌丝组成，在表面还栖息着很多原生动物。当污水通过滤料表面时，生物膜大量地吸附水中各种有机物，同时膜上的微生物群利用溶解氧将有机物分解，产生可溶性无机物随水流走，产生的二氧化碳和氢气等释放到大气中，使污水得到净化。

还有一种活性污泥法。所谓活性污泥是由能形成菌胶团的细菌和原生动物为主组成的微生物类群，及它们所吸附的有机的和无机悬浮物凝聚而成的棕色的絮状泥粒，它对有机物具有很强的吸附力和氧化分解能力。

利用微生物净化污水虽然取得了可喜的成就，但在提高工作效益方面还有不少工作要做，因此还不能广泛应用于消除污染。