登陆注册
199800000068

第68章 多才多艺的小精灵

第二篇第三十二章多才多艺的小精灵

第二次世界大战以后,不仅是发酵

工业的迅速崛起,微生物在其他人类活动中,也扮演起越来越重要的角色。微生物,

这些显微镜下的小精灵,现在已经渗透到人类的生产活动的方方面面,对人类的生活产

生了巨大的影响。

下面,就让我们一起去看看,勤劳的小精灵们是怎样帮助人们从事生产活动的吧。

 发酵的主力军

微生物发酵是人类利用微生物最普遍的方法。几千年来,人类就一直在经验地利用微生物

产面包、馒头、酒、醋、奶酪、腌菜等传统发酵和酿造食品。尽管到了18、19世纪,其

中某些产品如啤酒等已经

较大规模地生产,但它们的生产方式还是较接近于手工作坊。即便是

今天,尽管这些产业早已完成了工业化改造,但由于习惯的原因,一

般我们还是将它们归入食品工业,而不将它们归类到发酵工业中。

在第一次世界大战期间,英国的魏茨曼博士(曼彻斯特大学化学

教授,后来成为以色列的第一任总统)发明了利用微生物发酵的方法

生产丙酮(这个过程同时还产生丁醇),用以合成一种新型炸药。而在

德国,纽博格等也出于生产炸药的需要而开发出了利用微生物发酵

生产甘油。这两种同样是以生产炸药为目的的发酵技术,成为人类最

早的主动利用微生物大量生产工业产品的尝试。一般认为,它们的出

现标志着近代微生物发酵工业的萌芽。丙酮、丁醇和甘油

都是相应的微生物在基本生理活动中产生

的初级代谢物。这类产品包括氨基酸、有机酸、核苷酸、维生素、酶制

剂等,它们大多是工业原料、食品添加剂和营养补充剂。

真正标志着微生物发酵成为一项成熟的工业技术的,则是第二

次世界大战时期青霉素的商业化生产技术的开发。特别值得庆幸的

是,虽然大规模生产青霉素技术的出现也与战争有关,但它的直接作

用却是治病救人。从这点上说,这也是人类利用微生物历史上的一个

巨大进步。青霉素开发成功后,其他的抗生素不断涌现,抗生素工业

迅速地成长为发酵工业的支柱产业。像青霉素这样的抗生素,是微生

物为了提高自己的生活质量和数量(如有利于它们与其他微生

物的生存竞争等)而产生的,但并不是微生物生存所必需的,

一般将这类产物称为次级代谢物。

最初发现和生产的次级代谢物主要都是抗生素,但发展到今天,

抗生素之外的其他次级代谢物已经变得越来越重要。

由于重组DNA技术的诞生,20世纪80年代以来又出现了一类

新的发酵工业产品——利用微生物生产的基因工程药物。这类产品

的特点是将人或其他哺乳动物的基因克隆并重组到微生物的基因载

体上,利用微生物来生产人或其他哺乳动物基因的表达产物。

由于利用微生物发酵生产的产品种类繁多,要完整地统计发酵

工业的经济效益是比较困难的。然而,仅仅是根据一些产量比较大的

产品的市场数据估计,20世纪末,初级代谢物的市场在100亿美元左

右,主要是一些氨基酸、有机酸、维生素、酶制剂等工业原料和食品添

加剂;次级代谢物的市场在400亿美元以上,主要是抗生素和其他各

种药物;而基因工程药物虽然只有不到20年的历史,它们的市场却

已经有150亿美元左右。虽然相当一部分基因工程药物来自重组

哺乳动物细胞和昆虫细胞培养技术,但其中至少有30亿美元以上,

是利用重组微生物生产的。

 微生物与环境保护

微生物与环境保护有着极为密切的关系。在自然环境中,微生物是降解大部分污染物的功

,而且人为地利用微生物处理污染物也取得了很大的成果,可以说,微生物在环境保护中有

着不可替代的作用。

微生物在污水处理中起着非常重要的作用。微生物对污染物的分解和清除能力是非常惊人

的。

普通的生活污水自然不在话下,即便是各种各样有毒的农药或者其他化工产品,一般也能找

出某种微生物来分解和吃掉它们,不同的微生物可以分解和清除不同的污染物。有些微生物

甚至可以除去某些剧毒的物质,例如,某些假单孢菌可以将剧毒的氰化物分解成无毒的二氧

碳和氨。还有一些微生物具有富集重金属离子的特性,可以用它们来处理含重金属离子的废

水。

利用微生物具有的广泛降解污染物的能力,可以对受污染的土

壤进行修复。虽然在自然条件下,由于土壤自身带有一定数量的微生

物,只要经过足够长的时间,至少在理论上,土壤是具有一定的自我

修复能力的,但人类已经不愿也不能容忍这些污染物继续存在数十

年乃至上百年。为了加速土壤的修复,常用的方法是通过向受污染的

土壤中加入某些促进微生物生长的营养物质,以合适的方法向土壤

供应更多的氧气,向土壤中投放具有很强的污染物降解能力微生物

菌株等策略,提高土壤中可以降解污染物的微生物的数量和改进土

壤中微生物群的降解能力。采用这种方法,可以在几个月时间内明显

改善土壤的污染情况。例如,美国犹他州针对航空发动机油污染的土

壤,在污染区打竖井,通过竖井抽风13个月后,土壤中平均油含量由

410mg/kg降至38mg/kg。

随着重组DNA技术的发展,有不少科学家正致力于创造具有更

强的降解某些污染物能力的“超级降解菌”。相信在不久的将来,土壤

微生物修复的效率会更高。不过,要真正使我们生活的环境变得安全

和洁净,最关键的还是防止污染物的产生和排放。只有从源头上切断

污染物的产生,才是最彻底的解决方案。

白色垃圾已经成为当今环境的“杀手”,即便是微生物——这些自然界中最勤劳的“清洁

工”,

对这些化学结构不复杂却很难分解的高分子化合物,也显得力不从心。要避免“白色污染”

,最有效的办法就是寻找一些在自然界中可以被微生物降解的替代产品。虽然用纸制品或天

然动植物纤维可以部分代替塑料,但效果不好,成本也较高。为了找到性能优良的可生物降

解塑料,人们又将目光转向了微生物。研究表明,很多种类的微生物都可以产生PHB或者类

似的产物(一种可生物降解的塑料),现在英国、美国都已有少数公司开始工业化生产PHB

。目前,由于PHB的生产原料主要是粮食副产品,生产成本高,故难以普及,但是,人们相

信会有那么一天,这种生物降解塑料的生产成本可以大大下降,我们再也不用为“白色污染

”而担心了。

 微生物和绿色能源

随着社会的发展,能源问题日益突出。现在我们用的石油、煤、天然气都是不可再生能源,

总有一天会耗尽;而核能的使用因为潜在的危险性而在世界各地受到环保人士的强烈反对;

太阳发电的投资太高,还受气候条件影响;风力发电和水力发电则受到地区限制,而且资源

有限。因此,生物能源作为可再生、污染小的绿色能源,正日益受到世人的关注。

酒精,也就是乙醇,是一种可以通过微生物发酵,利用植物原料制造的新型燃料。把酒精

添加到汽

油中,可以节约部分汽油。自两次石油危机以来,西方国家对于燃料酒精的生产投入了极大

的热情。

在我国农村,沼气是一种优良的生物能源。

此外科学家还发现,某些在典型的海洋环境中无处不在的微生物,在自然条件下也能够发电

。也许微生物发电离我们已经不是很遥远了。

 微生物在农业中的应用

微生物做肥料

半个多世纪以来,我国农业取得了长足的发展,不仅基本解决了十几亿人的温饱问题,而且

使我们的饮食结构和质量都有了很大的改善,这其中,化学肥料功不可没。可是

目前在我们脚下的这片土地上,化肥已经到了被滥用的地步。所谓物极必反,化肥的过量使

用,导致了一系列环境问题,开始威胁到人民的健康。

要解决这些问题,人们开始大力研究和推广新型的绿色肥料——微生物肥料。

微生物肥料就是利用特定微生物来增加土壤肥力的微生物制品。大家都知道,把豆科植物

根拔起常可以看到这些植物的根上长着许多小疙瘩,这些小疙瘩就是由根瘤菌侵入后形成的

“肿瘤”。不过这些“肿瘤"的存在不仅不会使植物生病,反而会不断为植物提供营养。原

这些根瘤菌可以把空气中的氮固定下来,转变成植物可以吸收的氨。这样,一个个的小疙瘩

就像是建造在植物根部的一个个“小小化肥厂”,固定下来的氮几乎能百分之百被植物吸收

,而不会跑到土壤中造成环境污染。除了根瘤菌外还有一些微生物也有固氮作用,但是即便

是里面最“勤快”的微生物,比起根瘤菌来也大大不如。

除了固氮作用外,微生物还能把土壤中难溶解的含磷化合物分解成植物能吸收的形式,分

解土

壤中的含钾矿石,并富集钾元素,此外还能够分解动植物残体为植物提供营养。总之,微生

物肥料的使用不仅能降低化肥的使用量,防止土壤肥力的退化,还可以保护环境。随着研究

的深入,我们可以预言,微生物肥料在新的世纪里将会得到更广泛的应用。

微生物做农药

1911年,一个叫贝尔内里的生物学家发现一种细菌可以杀死螟虫,四年后他给这种细菌取名

为苏云金杆菌。苏云金杆菌的发现使人们自然想到,利用它来给害虫制造“流行病”以杀死

虫。经过几十年的努力,科学家用试验证明,苏云金杆菌可以防治鳞翅目、膜翅目、直翅目

等的130多种害虫。但由于化学农药的价格优势,苏云金杆菌长期未获产业界的重视。

随着化学农药造成严重环境污染日益突出,人们才重新认识利用细菌防治害虫这种生物防

治方法的

重要意义。苏云金杆菌从此登上了生物防治的“舞台”。这种生物农药对人体无害,所以又

叫做无公害农药。

不仅细菌可以作为杀虫剂,其他微生物也不甘落后,在此不赘述了。

有的微生物还可以担任除草剂的角色,微生物除草比化学

除草方便安全,而且不会造成环境污染,这代表了除草剂的发展趋势。

微生物的研究和应用领域实在是太广阔了,我们在这里就不一一枚举了。相对于动植

物,人类认识微生物的历史还很短。毫无疑问,在微生物的世界里,尚有众多难以预测的未

知领域需要人类去探索。

同类推荐
  • 史海沉钩(走进科学)

    史海沉钩(走进科学)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的难解之谜和科学技术,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科普性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使广大读者在兴味盎然地领略世界难解之谜和科学技术的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,不断掌握开启人类世界的金钥匙,不断推动人类社会向前发展,使我们真正成为人类社会的主人。
  • 水陆两栖人

    水陆两栖人

    科学家萨尔瓦多给伊赫江德尔成功地将上鱼腮,使他成为既有肺,又有腮,既能在陆上生活又能自如地成为海洋的主人。伊赫江德尔长得英俊、潇洒,对现实社会一无所知,他与海豚、鱼类为友。但是,作为一个青年,他也以纯洁、胆怯的心灵追求爱情与美,那种充溢人类原初的质朴的爱动人心弦……
  • 潘宫的预言4:逃离亡魂岛

    潘宫的预言4:逃离亡魂岛

    斗鱼和小伙伴们来到了古老的象牙冢附近,铺天盖地的森白骸骨令人触目惊心。为了追踪灵戒下落,冒险小分队依然踏进了“从来没有人活着离开”的死亡之岛。无法想象的事件接踵而至:河里暗藏的食人鳄,标有警示的恐怖石碑,以及树洞下神秘的巨型天坑……通往流光公爵城的道路危机重重。失去理智的土著人逼着小伙伴走上天坑索道,真正的地狱大门被徐徐开启……是什么指引着他们迈入死亡之途?亡魂岛上又究竟暗藏着怎样的秘密?接二连三的事件不断挑战着伙伴们的承受极限,是前进还是放弃?面对种种考验,小分队们只有一个选择,拿出勇气,走下去!
  • 孔子的故事

    孔子的故事

    本书精选了孔子的名言,并对这些名言产生的故事进行了梳理,同时,也将作者对这些名言的理解给以启发性的诠释。这样,读其故事,阅其名言,观其行,思于今,相信同学们收获会更大。
  • 昆虫记:蓑蛾的保护层(第7卷)

    昆虫记:蓑蛾的保护层(第7卷)

    中国唯一全译插图本跨越两个世纪的传世经典献给所有敬畏生命、热爱生活的读者它们捕猎、相爱、生儿育女,它们诈取、被杀、朝生夕死……昆虫的世界从不绝望,它们永远生机勃勃。卷七:蓑蛾的保护层法布尔将专业知识与人生感悟融于一炉,用自己客观、独特的眼光描述了象虫、叶甲、步甲、石蛾和蓑蛾等昆虫的生活习性,字里行间洋溢着作者本人对生命的尊重和热爱,宛如一幅描绘属于昆虫秘密花园的精美画卷。对生命的最后时刻感到不安的心态,成了我们的最大痛苦,同时也显示了我们的崇高伟大。——法布尔《昆虫记第七卷:蓑蛾的保护层》
热门推荐
  • 金钱与人生

    金钱与人生

    斯迈尔斯对西方近现代的道德文明产生了深远影响。这种影响最容易识别的表现,就是其作品畅销全球100多年而不衰,成为世界各地尤其是欧美年轻人的人生教科书,甚至有人称其作品为“文明素养的经典手册”、“人格修炼的《圣经》”。
  • 我们三个都是穿越来的

    我们三个都是穿越来的

    我是因为看了很多的穿越小说,也很想穿越。谁想我想想就能穿越,穿越就穿越吧,居然穿成怀孕九月的待产产妇,开玩笑嘛!人家在二十一世纪还是黄花一枚呢。这也可以接受,可是明明是丞相之女,堂堂四皇子的正牌王妃怎么会居住在这么一个几十平米得破落小院子里,她怎么混的,亏她还一身绝世武功,再是医毒双绝。哎。没关系,既然让我继承了这么多优越条件,一个王爷算得了什么?生下一对龙凤胎,居然都是穿过来的,神啊,你对我太好了吧?且看我们母子三人在古代风生水起笑料百出的古代生活吧。片段一在我走出大门时,突然转身对着轩辕心安说道:“王爷,若是哪天不幸你爱上了我,我定会让你生不如死的。”然后魅惑地一笑,潇洒地走了出去。片段二当我对着铜镜里的美人自恋地哼出不着调地歌时。“别哼了,难听死了。”一个清脆的声音响起。~~~接着一声尖叫紧跟着另一声尖叫。我用上轻功躲进了被子里.~~~"我和你一样是二十一世纪来的。”“你好,娘亲,哥哥,以后要多多指教。”来自两个婴儿的嘴里,我摸摸额头,没高烧啊。片段三“小鱼儿,我可是你孩子的爹,况且我没有写休书,你还是我的王妃。我会对你好的。”安王爷霸道地说道。“你们认识他吗?他说是你们的爹?”我问着脚边的两个孩子。“不认识,”女孩说道。“我们的爹不是埋在土里了吗?怎么他一点也不脏?”男孩问道。那个男人满头黑线。“对不起,我们不认识你。”说完拉着孩子转身就走。片段四“爹爹,这是我娘,你看漂亮吧?”南宫心乐拉着一个白衣帅哥进来问道。我无语中。“爹爹,你看我娘亲厉害吧?“南宫心馨拉着另外一个妖精似地男人走了进来。我想晕。“这才是我们的爹。”“才不是呢,这个才是”两人开始吵起来了。“我才是你们的爹。”安王爷气急地吼道。“滚一边去。”两个小孩同时说道。屋里顿时混乱之中。转头,回屋睡觉去了。推荐完结文《别哭黛玉》完结文《穿越之无泪潇湘》新文,《极品花痴》
  • 东宫有本难念的经

    东宫有本难念的经

    宝庆十九年春,大佑国皇太子大婚,大将军之女入主东宫。一个不是淑女的将门千金遭遇一个不是文韬武略的中庸太子,到底是佳偶天成,还是冤家路窄?成婚一年不足,太子忽然休妻。迷影重重,生死茫茫,这样一来,还是不是大团圆结局?
  • 巫神法典

    巫神法典

    信仰之力世间最强大的力量!信仰之力世间最易得到也是最难得到的力量!楚风,被莫名其妙的送到异界的上古时期,得到传承《巫典》后如何建立异界的六道轮回,如何与异界的神明争夺信仰……
  • 三国之妖才

    三国之妖才

    中午,太阳晒着吕睿的屁股,掌门令牌被吕睿的脚趾勾着!徐庶在门外说:“大人,丞相又找你了。”房内,曹节摇晃着吕睿说:“夫君,快起来,父亲又派人找你来了!”“爹爹,曹丕舅舅找你上朝呢!”“咳咳,苦命啊,又要上朝,哎,没办法,为了家人,谁叫一个是我岳父,一个是我大舅子。”曹操:吾婿多谋,孤百年后,可为托孤之人!诸葛亮:大魏鬼才郭嘉,毒士贾诩,智计荀攸,王佐荀彧,狼顾司马,吾皆不惧,唯妖才吕睿乃我大患!孙权:江东基业,毁于一江湖游侠!陈寿:文信侯,吕睿,字不凡,性懒惰,智计百出,天下俊杰!80后吕睿穿越三国,当个妖才谋士,弄个掌门玩玩,搞个候爷当当,没事弄下发明,欺负千古风流人物........等等,更多精彩,尽在三国之妖才
  • 尸心不改

    尸心不改

    控尸门的欢乐二缺弟子江篱炼了一具美得人神共愤引得天雷阵阵的男尸,以为好日子开始了,结果没想到门派惨遭灭门。--情节虚构,请勿模仿
  • 傻子王爷无情妃

    傻子王爷无情妃

    一只毒蝎子,彻底断送了她年轻的生命!别人只知道,那个软弱没主见的女人被迫嫁给一个痴傻呆闷的七皇子。殊不知,她早已不再是“她”!面对痴傻只会憨笑的美男,她气愤难填!你傻,本美女就医好你,谁知医好后,遭到嫌弃,却换来一纸休书,气愤之下,她恨不得与他同归于尽……
  • 嫡女棣王妃

    嫡女棣王妃

    “姨娘,夫人似乎断气了~”“哼!这么一碗药都下去了,难道她还能活着不成?”“那这······”一个年纪稍长的人朝着这位称作姨娘的人示意了一下自己手中的婴儿,似乎有些犹豫,“这好歹是个男孩,现在夫人已经死了,如果姨娘把他占为己有,然后得了这府中的中馈······”“嬷嬷?!”女子也不等她的话说完,就打断了她,“你记住了,我恨死了这个女人,她的儿子,只能随着她去,我就是以后自己生不出儿子,抱养别人的,也不会要她的。把他给我扔马桶里面溺了,对外就说一出生就死了!”猩红的嘴唇,吐出来的话却是格外的渗人。嬷嬷还想说什么,动了动嘴,却是一句话也没有说,转身朝着后面放着马桶的地方走去。却是没有发现旁边地上一个穿着有些破旧的衣服的小女孩此刻正瞪大了眼睛看着她们两。这是什么情况?自己不是被炸死了吗?怎么会······于此同时,脑中不断有记忆闪现出来,她们是自己的母亲和刚出生的弟弟啊?!不行,先救人。转头看见旁边谁绣花留下的针线跟剪刀,想到自己前世的身手,拿起一根绣花针就朝着那个嬷嬷飞了过去,却在半路上掉落下来,暗骂一声,这人是什么破身体。却引得那两个人听见动静看了过来。女人阴狠的盯着她,“你居然没有死?”微微眯起眼睛,自己的前身也是被她们弄死的了,看样子她们谁也不会放过,抓起旁边的剪刀就冲了过去。随着几声惨叫声,从此以后,府中府外都传遍了她的“美名”——凤家大小姐心肠歹毒,刺伤了府中无数的人,宛如一个疯子。
  • 流过岁月的河

    流过岁月的河

    温亚军,现为北京武警总部某文学杂志主编。著有长篇小说伪生活等六部,小说集硬雪、驮水的日子等七部。获第三届鲁迅文学奖,第十一届庄重文文学奖,《小说选刊》《中国作家》和《上海文学》等刊物奖,入选中国小说学会排行榜。中国作家协会会员。
  • 东宫有本难念的经

    东宫有本难念的经

    宝庆十九年春,大佑国皇太子大婚,大将军之女入主东宫。一个不是淑女的将门千金遭遇一个不是文韬武略的中庸太子,到底是佳偶天成,还是冤家路窄?成婚一年不足,太子忽然休妻。迷影重重,生死茫茫,这样一来,还是不是大团圆结局?