“想一想”
微生物是如何發揮它的“藥”用價值的？
巴氏滅菌法
1864年，作為法國經濟命脈的釀酒業正麵臨嚴峻的形勢，很多葡萄酒、啤酒常常因變酸而被倒掉，給酒商們造成了巨大的損失。酒商們叫苦不迭，有的甚至因此而破產。在這個危急時刻，拿破侖三世皇帝再也不能眼睜睜地看著這種巨大的損失繼續發生下去了。他決定讓著名的生物學家巴斯德想辦法挽救這一損失，於是就要求巴斯德對這種威脅釀酒業的“疾病”開展調查和研究。為此，巴斯德到阿波斯的一個葡萄種植園去研究這個問題。
根據在裏爾研究時積累的經驗，他很快找出了使葡萄酒變酸的罪魁禍首——杆菌。接下來的問題就是要想辦法消滅這些杆菌同時必須保證不破壞葡萄酒的口味。於是，他開始了實驗。他把封閉的酒瓶放在鐵絲籃子裏，泡入水中加熱到不同的溫度，試圖既殺死杆菌，又保持酒的口味。就這樣，經過反複多次的實驗，巴斯德終於找到了一個簡便有效的方法：隻要把酒放在60℃左右的環境裏，保持半個小時，就可殺死酒中的杆菌。後來，巴斯德還把這種方法應用到防止其他酒類和牛奶變酸等領域，也取得了成功。這就是著名的“巴氏滅菌法”。這個方法至今仍在世界上被廣泛使用。
“我猜你不知道”
培養基的滅菌最常用的方法，是采用高壓水蒸氣對培養基進行加溫，從而殺死其中的微生物，這稱為蒸氣滅菌或濕熱滅菌。最常見的方式是在培養基配製好後，直接向發酵罐中通入高壓水蒸氣，將培養基加熱到120℃左右，保持這一溫度20分鍾到半個小時，然後冷卻。這樣的滅菌方法稱為間歇滅菌或實罐滅菌。
“眼界大開”
自然界中有許多嗜熱微生物生活在高溫環境下，如在俄羅斯地堪察加地的溫泉裏（水溫57℃到90℃）存在著一種嗜熱細菌——紅色嗜熱菌（Thermustuber）；在美國懷俄明州黃石國家公園內的熱泉中，一種叫熱容芽孢杆菌（Bacilluscaldolyticus）的細菌可在92℃到93℃的溫度下生長，另外該細菌在實驗室條件下還可在100℃到105℃下生長；1985年，J。A。Barros等在太平洋底部甚至還發現了可生長在250℃到300℃高溫高壓下的嗜熱菌。
“想一想”
注意留心觀察你曾經喝過的牛奶、飲料等，看看哪些是用“巴氏滅菌法”消滅病菌的？
功過是非由你定
這天從早晨開始，小璐就不停地跑廁所——沒辦法，鬧肚子。於是，媽媽帶她去醫院檢查。在仔細詢問了前一天的飲食後，醫生認為小璐是因為吃了發黴的食物而引起鬧肚子的。
小璐聽醫生這麼一說，就問：“叔叔，那是不是細菌引起的。”
醫生笑著說：“對啊，那是一種黴菌。”
“真討厭。”小璐撅著嘴說。
“可不能輕易下結論喲，黴菌不光有討厭的一麵，它也有好的一麵呀。”醫生笑了。
看到小璐奇怪的樣子，醫生又告訴了小璐一些關於黴菌方麵的知識。
原來，黴菌對於人類有功也有過。誠然，有些黴菌會引起衣服、食物和物品的黴爛，使人和動植物得病。比如，小麥赤黴、水稻惡苗赤黴會引起小麥、水稻病害；毛黴會引起養鱉場最怕的白斑病；黑根黴引起甘薯得軟腐病；青黴引起柑橘得青黴病，等等。大家都有這樣的經曆：買來的橘子，時間放長了，橘子皮就爛了一塊，周圍還有綠色的一圈，上麵豎立著許許多多綠絨毛，這是青黴在作怪。人們吃了這種腐爛的橘子以後，帶苦味的毒素就會在消化道裏引起不同程度的腸炎或胃炎。還有一種黃曲黴素，人、畜吃了後會引起肝癌等疾病。這種毒素要在280～300℃才會被破壞，一般的煮或炒，是達不到這個溫度的，因此發黴的花生和玉米一定不能吃。在這方麵，曆史上有一個鮮明的例子：很多年前，在英國的一個養殖場裏有十萬多隻火雞突然患病，並且在幾天內就死光了。一開始人們找不出病因。經過一年多的仔細調查才發現，原來罪魁禍首就是在這些火雞的飼料——發黴的花生粉裏找到的黃曲黴毒素。
另一方麵，如果我們能很好地利用黴菌，它也能給我們帶來意想不到的好處。早在周代，就有種專職的官員，專門負責從黃色曲黴中取得一種黃色的液體，來染製皇後穿的黃色袍服。
現在，黴菌被廣泛運用於食品加工企業。例如，我們平時喜歡吃的豆腐乳就是在豆腐上接種了魯氏毛黴而製成的。
此外，黴菌還是發酵工業、醫藥工業的重要菌種。
黃曲黴菌小檔案
中文名：黃曲黴
英文名：aspergillusflavuslink
黃曲黴屬半知菌亞門真菌。分生孢子梗直立粗糙，頂囊近球形至燒瓶狀，適宜在30℃、相對濕度85%的環境中生長。黃曲黴菌能產生黃曲黴毒素，黃曲黴及其毒素的產生受濕度、溫度、籽粒狀況、空氣成分、微生物區係等多種因素影響。一般相對濕度高於85%時毒素增加，常見於玉米中，如果玉米籽粒含水量低於16%該黴菌不生長，17%時生長緩慢，18%～19%生長迅速。剛收獲的玉米含水量20%～28%，氣溫處於20～30℃時，在48小時內即可產生毒素。
“我猜你不知道”
很多人都喜歡吃花生，但在吃花生時也要注意安全。據研究，花生是最容易感染黃曲黴菌的農作物，而世界各國的科學家公認，黃曲黴菌毒素是迄今為止所發現的最強的致癌物，它的理化性質相當穩定，在人體內不能降解，隻能沉積在肝細胞中。當黃曲黴菌毒素沉積量超過人體的耐受力時，便會引起肝髒的損傷，甚至誘發肝癌。
“想一想”
平時我們吃過或見過“豆豉”這種食品吧，如此美味是怎麼製成的呢？
細菌也會“挑食”
小強的爸爸是位微生物學家，平時，小強總喜歡聽爸爸講一些關於微生物的知識。今天是周末，爸爸帶小強出去玩了一上午，在路上，小強無意中從一張紙上發現了什麼“葡萄糖”之類的字樣。
爸爸靈機一動，就告訴小強說：“你平時就挑食，你可知道，細菌也喜歡’挑食’啊？”
“細菌’挑食’？新鮮，爸爸你快說說是怎麼回事？”小強迫不及待地問。爸爸笑笑，牽著小強到一處樹陰下坐了下來，然後就告訴小強細菌是怎樣“挑食”的。
小強的爸爸是以大腸杆菌為例的，他講道，大腸杆菌會“吃”葡萄糖，也會“吃”乳糖，但它有“挑食”的毛病。如果讓它在同時含有這兩種糖的培養基中生長，開始時它隻“吃”葡萄糖，當葡萄糖吃完後它才“吃”乳糖。而且，這種習性還是代代相傳的。
大腸杆菌會有這種遺傳性的“挑食”習慣，是因為它的特定的基因在作怪。
大腸杆菌細胞中，與吸收、利用葡萄糖有關的酶類是與生俱來的，我們稱這些與生俱來的酶為組成型酶；而與乳糖吸收、利用相關的酶卻隻有在培養基中有乳糖的情況下才會產生，所以稱這一類酶為誘導酶。但是，如果培養基中同時含有葡萄糖和乳糖，大腸杆菌開始時還是不會產生與吸收、利用乳糖相關的酶，隻有在吃完葡萄糖後，隻剩下乳糖的情況下，這些酶才會產生。當然，這兩類酶的基因在細胞中的存在，是不因培養基的組成而改變的。誘導酶是否產生的關鍵，在於環境條件是否適合這些基因的表達，或者說處在某種環境下的細胞是否需要這些酶的產生。
聽爸爸這麼一講，小強感到微生物世界真是太神奇了。他真希望自己長大後也能做個微生物學家，也能解決好多好多的問題。
“知識鏈接”
地下生物圈不隻是大，而且還是與現今的生物觀念完全不同的“另一個新世界”。與地表不同的特殊環境中生存的微生物，或許有具備現在尚不知道的特殊功能的微生物。現在已發現能分解原油及一部分農藥的微生物、分解二氧化碳的微生物以及具有各式各樣特殊功能的微生物。探索這些具有特殊功能的微生物，也是地下生物圈研究的目的之一。
“眼界大開”
世界上最耐鹽的植物是鹽角草，它能耐0.5%～6.5%的鹽度，而某些嗜鹽菌遠遠超過這一極限。例如，著名的死海，鹽度高達23%～26%，那裏幾乎沒有動植物生長，卻有少數幾種細菌和藻類能很好地生存。另外，現在發現的某些嗜鹽菌還可在32%的飽和鹽水中生長。
“想一想”
人類會挑食，細菌怎麼也會挑食呢？談談你的看法吧。
石油勘探的“向導”
小誌的叔叔是一位石油專家，上個星期天，小誌去叔叔家玩的時候聽到了一個新名詞“微生物向導”。他不明白勘探石油與微生物有什麼關係，於是就想向叔叔問個明白。
叔叔很喜歡小誌的這種追根究底的精神，於是就高興地向小誌解釋了這裏麵的奧秘。
叔叔告訴小誌，石油似乎天生就與微生物有緣。從它的來源和形成，到勘探、開采、應用，乃至對石油在開采、運輸和應用過程中造成的汙染的清除，到處都有微生物的參與。
一般認為，石油是由深埋在地下的古代動、植物和微生物的殘體，在地層深處的壓力和溫度下經受漫長的演變而形成的。人們想到石油的形成一定與微生物的作用有關，因為在原油中發現的一些特殊微生物的存在，至少可以說明微生物參與了石油的後期演變。
人們發現，微生物王國中某些細菌以石油中的烴類為食物（例如，乙烷分解細菌等），根據這一發現，人們想到利用微生物作為石油勘探隊的“向導”。
有些微生物喜歡以烴類有機物為食，雖然跑到地表層的烴很少，但也足以讓一些這樣的微生物維持生命並繁衍後代了。因此，勘探隊員如果在某地區的土壤中發現大量的以烴為食的微生物，就說明那裏很可能有石油，再配合其他的探測方法，就可確定油藏的分布範圍了。這樣，微生物就成了名副其實的采油向導。
現在微生物采油技術又可分為地上微生物采油技術和地下微生物采油技術。地上微生物采油技術是在地麵上的工廠裏，利用微生物發酵生產出一些微生物多糖或者微生物表麵活性劑，然後再把這些多糖或表麵活性劑加到用來驅油的水中，以便能提高原油開采量。這種采油技術的優點是效果比較明顯，速度快，但是發酵成本比較高。
地下采油技術是將一些特定的微生物（如某些假單孢菌、芽孢杆菌等）和一定量的必要的營養物質（通常是廉價的蔗糖工業副產物糖蜜等）一起注入貯油岩層，微生物就在天然的“發酵罐”中生長繁殖，利用生成的大量微生物細胞以及它們在生長過程中產生的代謝物，來改變原油的性質，提高開采效率。
知識播放
近幾年研究發現，有多到令人驚訝的微生物種類，悄悄地並且大量地生活在過去被人認為環境嚴酷、絕對無法生存的地底深處，此處沒有光線、氧氣，隻有高溫和高壓。這些微生物多數完全不需要太陽能，它們會利用地球內部的熱能來合成它們所需的有機物。這種生活方式推翻了我們以往的常識，或許可以說，它們是一種新的生命形態。
“眼界大開”
地球上的高壓環境主要是深海、油井等處，然而人們在這些環境中也發現了微生物。例如，一種生活在深海的假單孢菌（Pseudomonasbathycete）可在101325千帕的環境下生長；另外在1萬米的深海，水壓高達115510千帕處仍然發現有微生物。據報道，有些細菌甚至可在141.855千帕下正常生長。
“想一想”
小小微生物是怎麼幫助人類開采石油的呢？
白菜得病記
現在的農村有好多種植蔬菜的大棚，這些大棚一年四季都能生產蔬菜。所以現在我們每天都能吃到新鮮的蔬菜了。張大爺也是這些種植戶中的一員，他們一家人每天都在大棚中辛勤勞作。
有一天早飯後，張大爺像往常一樣到自家的大棚中忙碌。但是他突然發現大棚中的白菜出現了一種不正常的現象，隻見葉片正麵有一些邊緣不清楚的褐色或黃綠色的斑。張大爺以為是普通的病蟲害，於是趕緊找了一些常備農藥噴在白菜上。可是沒過幾天，這葉子上的斑不僅沒有好轉，反而轉變成了褐色。這下張大爺可急了，他急忙跑到縣裏的種子站，找到他熟悉的技術員小王，把相關情況對小王說了。小王聽完後就趕緊跟隨張大爺去大棚察看情況，看過受害的白菜以後，小王想白菜大概是被霜黴菌侵害了，但是他也不敢輕易下結論。小王馬上帶了幾棵受害的白菜回到縣裏檢驗，檢驗結果出來了，危害白菜的罪魁禍首果然是十字花科植物霜黴菌。
找到答案的小王立即給張大爺打電話說明了情況，並且告訴張大爺，這種病菌一旦侵害到白菜，首先白菜葉子會呈現邊緣不清楚的褐色或黃綠色的斑，幾天後這種斑就轉變為褐色。另外，在病斑的背麵有稀疏的白色或灰色黴層，那是病菌從寄主的氣孔中伸出的孢囊梗和孢子囊。同時白菜的花序也會受到傷害，受害的花序扭曲腫大，有的就形成所謂的“龍頭”狀。
說完這些後，小王還提醒張大爺，這種霜黴菌同樣也會侵害油菜。聽小王這麼一說，可急壞了張大爺。原來張大爺家的大棚中也種有油菜，更要命的是，油菜就種在白菜的不遠處。小王安慰張大爺不要著急，因為縣裏現在也缺少這種藥，等下午新的藥品送到，到時候他會親自把藥給張大爺送去。聽他這麼一說，張大爺才放心了。
配上藥後，幾天過去了，張大爺驚奇地發現原來的斑不見了，大白菜又煥發了生機。
知識播放
霜黴目真菌的藏卵器中隻形成一個卵孢子；遊動孢子沒有兩遊現象，孢子囊一般是產生在特殊分化的孢囊梗上：孢子囊較易從孢囊梗上脫落。根據孢囊梗的形態特點，霜黴目分為腐黴菌科、白鏽菌科和霜黴菌科。該目的病菌常引起植物病。
“我猜你不知道”
馬鈴薯晚疫病是鞭毛菌亞門真菌所為，主要侵害葉、莖和薯塊。葉片染病先在葉尖或葉緣生水浸狀綠褐色斑點，病斑周圍有淺綠色暈圈，濕度大時病斑迅速擴大，呈褐色，並產生一圈白黴，即孢囊梗和孢子囊，尤以葉背最為明顯；幹燥時病斑變褐幹枯，質脆易裂，不見白黴，且擴展速度減慢。莖部或葉柄染病出現褐色條斑。發病嚴重的葉片萎垂、卷縮，終致全株黑腐，全田一片枯焦，散發出腐敗氣味。塊莖染病初生褐色或紫褐色大塊病斑，稍凹陷，病部皮下薯肉亦呈褐色，慢慢向四周擴大或爛掉。
“想一想”
通過觀察身邊的花草樹木，你發現它們還有哪些病狀？
神奇的維生素C
1519年，葡萄牙航海家麥哲倫率領遠洋船隊從南美洲東岸向太平洋進發。在海上航行三個月後，奇怪的事情發生了：有的船員牙齦破了，有的船員經常流鼻血，有的船員感到渾身無力。船上的人都不明白到底發生了什麼事，就這樣船員大量死去。待船到達目的地時，原來的二百多人，活下來的隻有35人。因為人們找不出發病的原因，於是就給這種病取了個可怕的名字——壞血病。
同樣的事情又在1734年發生了，這一次發病的那位船員似乎就幸運多了。那是在開往格陵蘭的海船上，有一位船員得了嚴重的壞血病，因為他的夥伴們知道當時這種病是無法醫治的，所以隻好把他拋棄在一個荒島上。後來他蘇醒過來，感覺肚子好餓，可是沒有食物，他隻好用野草充饑，沒想到幾天後他的壞血病竟不治而愈了。
有趣的是，中國古代的遠洋船隊卻沒有船員患壞血病的記載。後來人們從明代鄭和下西洋的有關史料中了解到，當時中國船隊的食譜包括綠茶，用黃豆製做出的黃豆芽，以及用新鮮蔬菜製作的“泡菜”。
當然，現在我們已經知道壞血病是由於人體缺乏維生素C造成的，而富含維生素C的食物主要有水果、蔬菜等。而我們中國人的飲食習慣中，蔬菜是必不可少的，再加上喜歡喝茶，所以我們的船員是不易得壞血病的。
“知識鏈接”
食物中以綠豆芽、柳橙、甘藍、奇異果、番石榴、木瓜、花椰菜、小番茄、草莓、文旦等新鮮蔬果及果菜汁含維生素C最為豐富。但是維生素C容易被氧化破壞，所以新鮮蔬果最好的購即食，蔬菜先洗後切，水果在撥（切）開後，也應盡快食用。
“眼界大開”
研究表明，維生素A具有多種生理功能，對視力、生長、上皮組織及骨骼的發育、精子的生成和胎兒的生長發育都是必需的。B族維生素是食物釋放能量的關鍵，也是構成所有人體組織必不可少的物質，它們全是輔酶，能幫助蛋白質的酶分解舊的物質，合成新的物質等，因此被列為一個家族，此外，每一種B族維生素都有主要的作用以維護不同的身體機能。維生素E幫助身體防禦多種疾病，而且保護細胞免受損害，幫助細胞生存更久。
“想一想”
媽媽是不是每天都讓你吃水果、蔬菜？現在你知道多吃水果、蔬菜的好處了吧？
本章小結
提起細菌、病毒、基因等，大家好像覺得它們是很抽象的東西。本章力圖用一些通俗易懂的故事來闡釋科學現象，希望能夠把大家帶進雖渺小卻無處不在的微生物世界中。通過閱讀本章你從中學到了什麼？