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无孔不入无处不在是什么属相

微生物一词来自英文Microorganism,指生活在显微尺寸下的生物,可以是单细胞或多细胞生物,包括:细菌、真菌、病毒以及一些小型的原生动物等等。从年列文虎克(AntonievanLeeuwenhoek)发明显微镜开始,微生物逐渐被人们科学地认识,曾经有报道指出地球上存在1万亿种微生物,但其中只有非常小的比例被人描述过。

从对流层顶部的大气层到海洋深处,从冰山之巅到生命禁区的沙漠之深,从近百摄氏度的海底火山口到高盐的盐湖,都有微生物的身影。在我们的身体上,微生物从皮肤到我们的肠道,凡是跟外界接触的地方都有它们的存在。微生物比人类更早的出现在地球上,它们无孔不入、无处不在。目前,美国航空航天局(NASA)的科学家在追寻宇宙微生物的存在。

地球上存在1万亿种微生物,但其中只有非常小的比例被人描述过

微生物对人类的重要意义

微生物组(Microbiome)是指一个特定环境中的微生物群,它们生活在一定环境空间,相互影响并彼此平衡,从而形成了相对稳定的生态环境。微生物不仅能保持生态系统的健康功能,并且影响人类健康、气候变化、粮食安全等。部分功能性微生物还与人类的慢性疾病相关,如肥胖、糖尿病、哮喘等。它们在农业生产力、生物燃料的生产以及食品加工等领域也发挥重要作用。

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无孔不入的意思

事实上,人类对微生物最早的认识,可能是食用发酵变质后的食物引起中毒时的痛苦记忆。后来人类就开始学会使用酵母菌来发酵生产易于消化的食物,如面包、醋和酒类等。自年前发酵工业兴起之时,人们开始大规模使用工业微生物,其中著名的是酵母菌以及生产各种抗生素使用的工业菌。利用微生物生产阿片类药物以及紫杉醇、青蒿素等药物,也已不再新鲜。有科学家在研究通过微生物来生产人类需要的所有食物、药品、消耗品等生活所需。目前,基于工业微生物的发酵工业产值已经超过亿元,而且人类对工业微生物的需求还在扩大。

在人类曲折的历史上,微生物也引发了造成大量死亡的流行性疾病,如黑死病、流感、疟疾等。虽然很多微生物是人类的致病原,但我们也应看到,它们也可产生像青霉素这样的抗生素。随着科技的发展以及知识的更新,人们逐步利用微生物来生产疫苗、抗生素等,帮助人们战胜传染病。

肠道微生物是近些年的研究热点,它们寄生在人类肠道中,数量是我们自身细胞的数倍。虽然人类很久以前就已了解到肠道微生物跟人类的关系密切,但直至近些年来,研究者才揭示肠道微生物在人类健康和疾病中起到重要作用。通过与我们的大脑的关联,肠道菌群既可控制人类的情绪,还影响我们对食物的喜好。在人体免疫系统方面,研究者发现它们在免疫发展的过程中起到重要作用。微生物还与人体呼吸性疾病、衰老以及癌症关系密切。在药物使用方面,研究者也在关注肠道微生物与抗生素、免疫治疗的关系。实际上,研究者已把肠道微生物作为用药的对象来对待,肠道菌群俨然已是一个不可忽视的器官。

研究迅速,了解有限

显微镜的出现,让人们可以观察微生物的形态。随着各种微生物培养技术的成熟,人们可以对微生物持续的观察,并根据形态等特征进行分类。DNA测序和分子遗传学的发展,使得基因测序成为微生物分类的主要研究方法。而高通量测序技术(NextGenerationSequencing,NGS)的出现则让大量鉴定微生物成为可能。最近5年,微生物组的研究经常是顶级学术杂志的常客,甚至每一期的杂志都有微生物群落的论文发表。

但对于地球上究竟有多少种微生物这一基本问题,至今依然没有人能给出具体的答案。不仅因为微生物的数量庞大,种类繁多,另一方面,也是因为研究手段的缺乏,例如仅仅1克湿的土壤中就可能含有~个微生物个体,种类也可能超过1.6万种。如果我们想理顺它们的功能以及相互间的关系,那么这一问题则更为复杂,期待NMI计划能够让我们窥探微生物更多的秘密。

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