微生物是指我們無法用肉眼觀察的微小生物，包括細(xì)菌、真菌、病毒、古細(xì)菌和原生生物等。它們有多種形狀和大小，包括球狀、桿狀、螺旋狀和絲狀等。除了微小之外，這五種主要的微生物有著很大的區(qū)別。細(xì)菌和原生生物是單細(xì)胞生物，真菌可以是多細(xì)胞的，而病毒沒有自己的細(xì)胞，人們甚至還在爭論病毒是否應(yīng)該被認(rèn)為是一種有生命的有機(jī)體。

一直以來，每當(dāng)我們提到微生物，都會(huì)把它們當(dāng)做一種潛在的威脅，我們一直都被教導(dǎo)把微生物看作是一種需要對抗的東西，它們有害，甚至可能很危險(xiǎn)，我們關(guān)心的只是如何擺脫它們，對于微生物一直主張“見一個(gè)殺一個(gè)”。雖然有些微生物確實(shí)對我們的健康有害，但是絕大多數(shù)實(shí)際上對我們的身體無害，甚至非常有益。

我們生活的地球上充滿了微生物，在土壤中、在海洋里、在動(dòng)植物上、在人體內(nèi)……它們在人類、動(dòng)植物、土壤和海洋的健康中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。我們應(yīng)該像愛我們自己一樣愛上這些微生物，和它們交朋友，今天，我們分享一些它們值得我們愛上的理由。

1、微生物是地球上最古老的居民

我們都被教導(dǎo)要尊重長者，其實(shí)單細(xì)胞微生物被譽(yù)為地球上最古老的居民，早在35億年前就出現(xiàn)了。從那時(shí)起，微生物就成功地占領(lǐng)了這個(gè)星球。自以為是地球主宰的現(xiàn)代人類其實(shí)僅僅存在了20萬年，換句話說，人類只存在了地球歷史的4/100000。

在高山上，在海洋深處，甚至在大氣層深處都發(fā)現(xiàn)了各種各樣的微生物。我們常說“恐龍時(shí)代”或“人類時(shí)代”，但其實(shí)我們現(xiàn)在生活在“細(xì)菌時(shí)代”，我們的星球一直處于“細(xì)菌時(shí)代”。

細(xì)菌可以在地球上最極端的環(huán)境中生存，從冰川到火山都可以找到它們的身影。這些最頑強(qiáng)的微生物被稱為極端微生物，其中一些以硫?yàn)槭?，不需要任何光線。有些細(xì)菌可以吸收放射性鈾廢料，利用它們作為能量。

2、微生物對地球的健康至關(guān)重要

許多微生物集合在一起形成微生物群落，對它們棲息的整體環(huán)境的健康至關(guān)重要，無論是植物、動(dòng)物、土壤還是海洋。

例如，土壤微生物可以從大氣中捕獲氮，并將其轉(zhuǎn)化為植物生長所需的營養(yǎng)。在這個(gè)過程中，微生物還能將大氣中的溫室氣體降至最低，對抗全球變暖。

地球上最大的微生物群落之一是海洋，據(jù)說一升海水中含有大約10億個(gè)細(xì)菌和100億個(gè)病毒，微生物占據(jù)了海洋生物量的98%。生活在海洋中的微生物不僅可以調(diào)節(jié)海水的酸度，而且它們還提供了世界上一半以上的氧氣供應(yīng)。

這種產(chǎn)物主要來自于海洋中具有光合作用能力的浮游生物和細(xì)菌。其中，原綠球藻（Prochlorococcus）是目前人類知道的地球上體型最小的光合自養(yǎng)生物，它產(chǎn)生了我們整個(gè)生物圈中20%的氧氣。此外，海洋微生物是溫室氣體的主要處理者，這意味著它們可能有助于緩解全球變暖。

3、微生物可以將環(huán)境的破壞降至最低

細(xì)菌可以任何東西為食，包括硫，甚至細(xì)菌之間也會(huì)相互吞食。事實(shí)證明，一些海洋細(xì)菌也可以以石油為食，至少有7種細(xì)菌僅靠石油生存。一些海洋細(xì)菌物種，包括海桿菌屬和海洋螺菌科細(xì)菌，也可以吃石油化合物作為它們飲食的一部分。

研究人員將這一過程稱為石油生物降解，這在2010年墨西哥灣深水地平線石油泄漏事件后被證明是非常有用的。在這次事故中，500萬噸輕質(zhì)原油泄漏到海洋中，持續(xù)泄漏到環(huán)境中長達(dá)三個(gè)月之久，給沿岸和海洋帶來了毀滅性災(zāi)難。在事故發(fā)生后，研究人員觀察到大量細(xì)菌物種可以代謝油脂，并對環(huán)境的破壞降至最低。

2016年，日本研究人員發(fā)現(xiàn)了一種能夠以PET塑料為食的細(xì)菌，并命名為ideonella sakaiensis。這種特殊的細(xì)菌是在日本的一處垃圾掩埋場中發(fā)現(xiàn)的，它在那里自然進(jìn)化出了降解塑料的能力，能夠把塑料PET分解成有機(jī)小分子。

科學(xué)家們經(jīng)過提煉優(yōu)化，首先揭示了第一種酶叫PETase水解酶，可以使PET分解速度加快約20%；后來又開發(fā)出一種MHETase水解酶，不斷提升PET生物降解的可能性。再后來，科學(xué)家們將這兩種酶結(jié)合起來做了改進(jìn)，成功地將塑料垃圾的生物降解速度提高了6倍。

同年，一家名為Carbios的法國“綠色化學(xué)”公司宣布，他們設(shè)計(jì)了一種源自ideonella sakaiensis的突變酶，能夠在短短幾小時(shí)內(nèi)分解PET塑料瓶。為了在工業(yè)規(guī)模上利用這種酶，該公司已與百事可樂和歐萊雅等公司合作，希望到2025年大規(guī)模利用這項(xiàng)技術(shù)，在國際上全面推廣。

雖然還有很多挑戰(zhàn)需要克服，但改良細(xì)菌是解決全球塑料污染危機(jī)的一個(gè)極具潛力的方法。

4、微生物可以通過發(fā)酵提高食物的營養(yǎng)價(jià)值

發(fā)酵是一種古老的食品制備技術(shù)，也是保存食物最古老的方法之一，已有幾千年的歷史。自有歷史記載以來，就發(fā)現(xiàn)了人類食用微生物發(fā)酵食品的證據(jù)。在發(fā)酵過程中，微生物自然地改變了食物的成分，創(chuàng)造出不同的質(zhì)地、風(fēng)味和香味，其中最常見的是乳酸菌。

研究表明，富含發(fā)酵食品的飲食，比如泡菜、酸菜、康普茶和開菲爾等，可以減少炎癥，增加腸道菌群的多樣性。所有這些食物都含有有益微生物，包括細(xì)菌和酵母。

然而，并非所有發(fā)酵食品都含有活性微生物。一些發(fā)酵食品經(jīng)過加工，比如巴氏殺菌、烘焙或過濾，會(huì)殺死活的微生物。啤酒、酵母面包、葡萄酒和醬油等都屬于這一類。

此外，發(fā)酵過程可以改變食物的營養(yǎng)結(jié)構(gòu)，增加它們的維生素含量和消化率。即使微生物被殺死，這些益處仍然存在。

5、微生物可以幫助制造救命的藥物

糖尿病患者每天需要注射胰島素來調(diào)節(jié)血糖水平，但這些胰島素是怎么來的呢？

以往，研究人員會(huì)從豬或牛的胰腺中提取胰島素，但是這種方法獲得的胰島素嚴(yán)重供應(yīng)不足，并可能產(chǎn)生某些副作用。

現(xiàn)在，絕大多數(shù)胰島素是通過將人類編碼胰島素的基因轉(zhuǎn)入細(xì)菌和酵母中來制造的。這些轉(zhuǎn)基因的微生物會(huì)大量轉(zhuǎn)錄和合成這種激素，然后被提取出來。

細(xì)菌制造的胰島素不僅增加了生產(chǎn)規(guī)模，而且它產(chǎn)生的副作用也比來自動(dòng)物的胰島素要少得多。

6、微生物可以支持我們的免疫、代謝和腸道健康

從叢林到草原，從冰川到火山，都存在著非常豐富的微生物，人體也不例外。

我們?nèi)梭w攜帶有數(shù)以萬億計(jì)的微生物，其中絕大多數(shù)生活在我們的腸道中，包括細(xì)菌、真菌、病毒、古細(xì)菌和原生生物。這些微生物的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類自身細(xì)胞的數(shù)量，重量可達(dá)1.5-2公斤。腸道微生物所編碼的基因是人類自身基因組的近150倍，也經(jīng)常被稱為“第二基因組”。

細(xì)菌是其中研究得最多的，它們在人類健康中起著至關(guān)重要的作用。腸道細(xì)菌具有許多功能，包括促進(jìn)消化吸收、調(diào)節(jié)新城代謝、合成必要的維生素、訓(xùn)練免疫系統(tǒng)、抵御病原體的入侵和產(chǎn)生丁酸等抗炎化合物等等。

腸道細(xì)菌甚至可能通過破壞腸腦軸來影響我們的情緒和行為。此外，腸道中的細(xì)菌也會(huì)影響某些藥物的結(jié)構(gòu)，決定它們的療效以及是否會(huì)出現(xiàn)副作用。因此，越來越多的人認(rèn)為腸道菌群是人體一個(gè)隱性的器官。

當(dāng)我們的腸道菌群是平衡和多樣化的，它可以幫助預(yù)防炎癥性疾病，支持免疫系統(tǒng)，甚至可能改善情緒。相反，腸道菌群失衡與肥胖、糖尿病、代謝綜合征、結(jié)腸癌、抑郁癥、自閉癥、多動(dòng)癥、阿爾茨海默病、帕金森病等各種慢性疾病的發(fā)生密切相關(guān)。

雖然，目前還不清楚，對于某些疾病，腸道菌群失調(diào)到底是疾病的原因還是結(jié)果，但毫無爭議的是，腸道細(xì)菌對人類健康至關(guān)重要，就像它們對所有其它生命的健康至關(guān)重要一樣。

7、微生物可以幫助對抗抗生素耐藥性

由于人類過度使用抗菌藥物，許多細(xì)菌已經(jīng)對常見的抗生素產(chǎn)生了抵抗力。科學(xué)家們與細(xì)菌進(jìn)行著一場持續(xù)的軍備競賽，必須在細(xì)菌對現(xiàn)有武器（抗生素）產(chǎn)生抵抗力之前，努力開發(fā)出新的武器。

開發(fā)新一代抗生素的第一步是從識別產(chǎn)生抗菌物質(zhì)的生物有機(jī)體開始的。它們可以在各種地方找到，比如土壤微生物中。

2018年，美國國家衛(wèi)生研究所資助的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)通過篩選2000個(gè)公開收集的土壤樣本，發(fā)現(xiàn)了一種名為malacidins的新型抗生素。它能夠成功地殺死許多多種耐藥并引發(fā)疾病的細(xì)菌，包括耐甲氧西林金黃色葡萄球菌（MRSA），這是一種超級細(xì)菌，每年奪去成千上萬人的生命。

尋找這些物質(zhì)只是一個(gè)漫長而昂貴的過程的開始，但它有力地提醒我們，我們腳下的土壤遠(yuǎn)非沒有生命的“泥土”?？股啬退幮赃@一日益嚴(yán)重的問題的一些解決方案似乎就隱藏在我們腳下。

另一個(gè)解決抗生素耐藥性的潛在方法可能是使用噬菌體，這是地球上最豐富的生物制劑。噬菌體是感染細(xì)菌并在細(xì)菌內(nèi)復(fù)制的病毒，在這個(gè)過程中它會(huì)殺死細(xì)菌。每一種噬菌體都是針對一種特定的細(xì)菌，我們可以將噬菌體與抗生素一起使用或代替抗生，來殺死致病菌。雖然噬菌體的開發(fā)成本高、耗時(shí)長，但由于其精準(zhǔn)性，細(xì)菌很難產(chǎn)生耐藥性。

總結(jié)

微生物是我們無法用肉眼觀察的微小生物，由細(xì)菌、真菌、病毒、古細(xì)菌和原生生物組成。它們是地球上最古老的居民，可以追溯到35億年前。我們生活的地球上充滿了微生物生命，在土壤中、在海洋里、在動(dòng)植物上、在人體內(nèi)。 許多微生物聚集在一起形成微生物群落，對它們所棲息的生態(tài)系統(tǒng)的健康至關(guān)重要。

我們可以利用微生物幫助解決塑料污染和環(huán)境破壞，幫助合成胰島素等藥物，幫助對抗抗生素耐藥性病原體等。土壤和海洋樣本中發(fā)現(xiàn)的微生物可能為開發(fā)新型抗生素提供關(guān)鍵線索。

對于我們?nèi)祟悂碚f，曾經(jīng)被認(rèn)為應(yīng)該“見一個(gè)殺一個(gè)”的細(xì)菌其實(shí)并不是那么可怕，微生物也是我們重要的伙伴。我們的腸道也是細(xì)菌的家園，它們不但對我們無害，還是我們健康的關(guān)鍵。腸道菌群就是驅(qū)動(dòng)人類健康的引擎，在維持整體身心健康中發(fā)揮重要作用。腸道菌群的破壞可以讓我們生病，我們也可以利用腸道菌群來造福于我們。

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