微生物的特征

在生命世界中，各種生物的體形大小相差極大。植物中的紅杉高達350米，動物中的藍鯨長達34米，而我們今天知道的最小微生物是病毒，如細小病毒的直徑隻有20納米（1納米為百萬分之一毫米）。

　　微生物一般指體形在0.1毫米以下的小生物。個體微小的特性使微生物獲得了高等生物無法具備的五大特征，即體積小麵積大、吸收多轉化快、生長旺繁殖快、適應強變異頻、分布廣種類多。

 

 

 

微生物的個體極其微小，必須借助顯微鏡放大幾倍、幾百倍、上千倍，乃至數萬倍才能看清。表示微生物大小的單位是微米（1米＝106微米）或納米（1米＝109納米）。

　　用細菌中的杆菌為例可以形象地說明微生物個體的細小。杆菌的寬度是0.5微米，因此80個杆菌“肩並肩”地排列成橫隊，也隻有一根頭發絲的寬度。杆菌的長度約2微米，故1500個杆菌頭尾銜接起來僅有一顆芝麻長。

　　我們知道，把一定體積的物體分割得越小，它們的總表麵積就越大，可以把物體的表麵積和體積之比稱為比表麵積。如果把人的比表麵積值定為1，則大腸杆菌的比表麵積值竟高達30萬！這樣一個小體積大麵積係統是微生物與一切大型生物在許多關鍵生理特征上的區別所在。

 

 

 

由於微生物的比表麵積大得驚人，所以與外界環境的接觸麵特別大，這非常有利於微生物通過體表吸收營養和排泄廢物，就使它們的“胃口”十分龐大。而且，微生物的食譜又非常廣泛，凡是動植物能利用的營養，微生物都能利用，大量的動植物不能利用的物質，甚至劇毒的物質，微生物照樣可以視為美味佳肴。如大腸杆菌在合適條件下，每小時可以消耗相當於自身重量2000倍的糖，而人要完成這樣一個規模則需要40年之久。如果說一個50公斤的人一天吃掉與體重等重的食物，恐怕無人會相信。

　　我們可以利用微生物這個特性，發揮“微生物工廠”的作用，使大量基質在短時間內轉化為大量有用的化工、醫藥產品或食品，為人類造福，使有害物質化為無害，將不能利用的物質變為植物的肥料。

 

 

微生物以驚人的速度“生兒育女”。例如大腸杆菌在合適的生長條件下，12.5-20分鍾便可繁殖一代，每小時可分裂3次，由1個變成8個。每晝夜可繁殖72代，由1個細菌變成4722366500萬億個（重約4722噸）；經48小時後，則可產生2.2×1043個後代，如此多的細菌的重量約等於4000個地球之重。下麵的表格列出了幾種微生物的代時（分裂1次所需的時間）和每日增殖率。

微生物的代時和每日增殖率

當然，由於種種條件的限製，這種瘋狂的繁殖是不可能實現的。細菌數量的翻番隻能維持幾個小時，不可能無限製地繁殖。因而在培養液中繁殖細菌，它們的數量一般僅能達到每毫升1－10億個，最多達到100億。盡管如此，它的繁殖速度仍比高等生物高出千萬倍。

　　微生物的這一特性在發酵工業上具有重要意義，可以提高生產效率，縮短發酵周期。

 

 

 

微生物對環境條件尤其是惡劣的“極端環境”具有驚人的適應力，這是高等生物所無法比擬的。例如，多數細菌能耐0℃到－196℃的低溫；在海洋深處的某些硫細菌可在250℃-300℃的高溫條件下正常生長；一些嗜鹽細菌甚至能在飽和鹽水中正常生活；產芽孢細菌和真菌孢子在幹燥條件下能保藏幾十年、幾百年甚至上千年。耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射、抗靜水壓等特性在微生物中也極為常見。

微生物個體微小，與外界環境的接觸麵積大，容易受到環境條件的影響而發生性狀變化（變異）。盡管變異發生的機會隻有百萬分之一到百億分之一，但由於微生物繁殖快，也可在短時間內產生大量變異的後代。正是由於這個特性，人們才能夠按照自己的要求不斷改良在生產上應用的微生物，如青黴素生產菌的發酵水平由每毫升20單位上升到近10萬單位，利用變異和育種得到如此大幅度的產量提高，在動植物育種工作中簡直是不可思議的。

 

雖然我們不借助顯微鏡就無法看到微生物，可是它在地球上幾乎無處不有，無孔不入，就連我們人體的皮膚上，口腔裏，甚至腸胃道裏，都有許多微生物。85公裏的高空、11公裏深的海底、2000米深的地層、近100℃（甚至300℃）的溫泉、零下250℃的環境下，均有微生物存在，這些都屬極端環境。至於人們正常生產生活的地方，也正是微生物生長生活的適宜條件。因此，人類生活在微生物的汪洋大海之中，但常常是“深在菌中不知菌”。微生物聚集最多的地方是土壤，土壤是各種微生物生長繁殖的大本營，任意取一把土或一粒土，就是一個微生物世界，不論數量或種類均很多。在肥沃的土壤中，每克土含有20億個微生物，即使是貧瘠的土壤，每克土中也含有3－5億個微生物。

　　空氣裏懸浮著無數細小的塵埃和水滴，它們是微生物在空氣中的藏身之地。哪裏的塵埃多，哪裏的微生物就多。一般來說，陸地上空比海洋上空的微生物多，城市上空比農村上空多，雜亂肮髒地方的空氣裏比整潔衛生地方的空氣裏的多，人煙稠密、家畜家禽聚居地方的空氣裏的微生物最多。早在60年前我國有一位年輕人，就曾經乘飛機在160米到5300米的高空采集過微生物，發現都有微生物在活動，不過在160米高空的微生物比5300米處要多100倍。

　　各種水域中也有無數的微生物。居民區附近的河水和淺井水容易受到各種汙染，水中的微生物就比較多。大湖和海水中，微生物較少。

　　從人和動植物的表皮到人和動物的內髒，也都經常生活著大量的微生物。如大腸杆菌在大腸中清理消化不完的食物殘渣，所以，在正常情況下，還是人腸道缺少不了的幫手呢！把手放到顯微鏡下觀察，一雙普通的手上帶有細菌四萬到四十萬個，即使是一雙剛剛用清水洗過的手，上麵也有近三百個細菌。人們在握手時，會把許多細菌傳播給對方，所以握手也能傳播疾病！幸好大多數微生物不是致病菌，否則後果將不堪設想。

　　微生物種類繁多。迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬種，有人估計目前已知的種隻占地球上實際存在的微生物總數的20%，微生物很可能是地球上物種最多的一類。微生物資源是極其豐富的，但在人類生產和生活中僅開發利用了已發現微生物種數的1%。