微生物工程展望

到此，读者对微生物大概已经有了个基本认识。原来微生物并不是我们所想象的那样可怕，在某种意义上讲，倒是挺可爱的。这不单是因为人类已经在很大程度上征服了致人死命的病原微生物，更主要的，是因为人类越来越多地发现并驾驭了有益微生物，使它们驯服地为人类服务的本领越来越大了。不过，自发现微生物以来，人类目前能够驾驭的微生物种类还只是很少一部分，大部分微生物仍然默默无闻地呆在它们数十亿年来就习惯了的某个角落里，有待我们去发掘、研究和应用。如果说微生物世界是个丰硕无比的宝库，我们今天还不过刚刚跨进它的大门。然而，我们站在大门内向它们的纵深处略加探望，就不由得被它那丰饶的蕴藏所深深吸引。全世界的微生物学工作者，正满怀信心奋斗着，要让微生物向人类贡献出更多更好的产品和提供更满意的服务。

当我们正在跨进新世纪的时刻，现实已经证实了科学家几十年前的预言：21世纪将是生物学的世纪。生物技术的飞速发展，使人类已经从简单地利用生物功能的阶段迈向全面、能动地改造生物和按人类的意愿人工构建自然界不存在的生物的时代。当前，生命科学和信息科学、材料科学等前沿科学一起，成为新技术革命的重要理论基础。生物技术已经应用在工业、农业、国防、环境保护、医药保健等许多领域，成果日新月异，甚至各种服务性行业也因为被生物技术的应用而引起深刻的革命性变化。

生物技术涉及自然科学许多学科，但是，到目前为止，它几乎都离不开结构最简单，繁殖最迅速，功能最多样的微生物。有的是用微生物个体的全部或一部分做材料；有的是直接应用天然微生物的某种功能；有的是通过遗传工程的手段建造出人工的微生物；还有的是采用了长期积累的应用微生物的技术和经验。由此可见。微生物与人类关系多么密切。

发展农业，增加食物，是人类长期面临的重要问题。人口的迅速增长和地区发展的不平衡，使人类一刻也不能忘记饥饿的威胁。粮食问题，一方面提高产量和质量，一方面是对农产品的深加工。这两方面，微生物都可以发挥巨大的作用。我们知道，只有肥田沃土才能长出好庄稼，但是，目前全世界没有被开垦的可耕地已经不多了，于是，人们把改造盐碱地和干旱地作为扩大耕地的重要途径。通过基因工程，我们有可能把某些耐盐碱或抗干旱细菌的基因转移到农作物中，使这些农作物能够在盐碱地或缺水的地区生长，并能优质高产。庄稼一枝花，全靠肥当家。虽然，为制造化学肥料，我们每年耗费巨大的资金、人力和能源，但还是供不应求。因此，数十年前人们就开始人工培养固氮菌或根瘤菌作为细菌肥料，可是这些细菌的培养并不容易，大量生产有困难。于是有人把固氮菌的固氮基因转移到容易培养而又生长极快的大肠杆菌中，使大肠杆菌也能固氮，这样给土壤提供氮肥就比较容易了。另外，磷细菌、钾细菌也已经在田间使用。防治农作物的病虫害，也是农业增产的重要措施。前面介绍的苏芸金杆菌，是人工生产的生物农药，它能杀死多种危害农作物和森林的害虫，我国的科学家已经把苏芸金杆菌中掌管杀虫功能的基因转移到水稻等农作物中，使庄稼自身具备了抵抗这些害虫危害的性能。尽管推广这些新品种的农作物还可能遇到各种困难，但这确实是一条解决粮食危机的诱人途径。在不久的将来，我们能够培育出既不用施肥，又耐干旱和盐碱，也能抗虫害的农作物。那么，首先要感谢微生物的贡献。许多微生物学家当前还在研究帮助农作物抵抗霜冻的细菌。

有了粮食，以它为原料加工成各种食品或用品，处理各种加工过程中的副产品和把废物变成有用之物，微生物同样大有用武之地。用粮食为原料，利用微生物生产出了数以千计的人类当代生活的必需产品，例如葡萄糖、氨基酸、有机酸、酒精、维生素等等。在不久的将来，微生物不仅可以为人类生产出更多样的产品，还可以大大提高利用原料的效率。就拿生产酒精来说吧，目前我们用粮食生产酒精，必须先用微生物，如霉菌和细菌，或它们产生的酶使粮食中的淀粉分解成葡萄糖，再用另一类微生物，酵母菌把葡萄糖转化成酒精。现在已经有人成功地把这两类微生物的功能组合在一种微生物的细胞里，这就能使酒精生产过程大大简化。在21世纪初，酒精生产将变得更加方便，原料也更加节约了。甚至还有人在试验把控制纤维素酶的基因，通过基因工程的方法转移到酵母菌中，这样，本来不能转化成酒精的纤维素也可以作为生产酒精的原料了。这项试验一旦成功，我们便可以用粮食生产的废料，如稻草、玉米秸和各种农作物的秸秆，甚至野草、木屑来生产酒精。酒精的价格将大幅度下降，就可以用酒精代替汽油作为能源了。

微生物产生的酶已经制成多种产品，广泛用于人们的生活和生产中。例如用于制造葡萄糖的糖化酶，加在洗衣粉中的蛋白酶和脂肪酶，目前市场上开始崭露头角的双歧杆菌增殖因子或其他低热值的甜味剂，就是用酶分解淀粉或其他糖类原料生产的。由于微生物容易培养，能够在短时间内获得大量细胞，所以人们一直把微生物作为酶的主要来源，尤其是现在可以用基因工程的方法把其他生物中的酶转移到微生物中，这就更提高了微生物在酶的应用上的价值。

微生物曾经因为引起多种致人死亡的传染病而使人谈虎色变，而今天，绝大部分传染病得到了控制。控制传染病的一个重要手段，就是用微生物生产药物，抗生素中的青霉素已经家喻户晓。微生物还能生产降低胆固醇，治疗癌症的药物。在器官移植中，同样也要用微生物产生的环孢菌素来抑制机体的排斥反应。至于用生物技术生产的疫苗、干扰素、调节素等，都离不开微生物和微生物学的原理和技术。在不久前，全世界消灭了天花病，脊髓灰质炎也将与20世纪一起成为历史。可以肯定，在21世纪，人类将会用微生物来根除目前还比较猖撅的多种疾病。

除了直接利用生产产品外，传统的发酵工程技术也有了更为广泛的用途。例如许多名贵的香料，本来只能从稀有的植物或动物的某一部分提取，所得甚少。现在我们可以借鉴培养微生物的经验，把那些产生香料的细胞分离出来进行大量培养。这样，香料的成本就将大大降低。用类似的方法，也可以生产某些贵重中药材。

在未来人类生活中，微生物的贡献将远不止上述诸方面。在重工业领域，微生物将被广泛地用来提炼贵重金属，使煤炭脱去因燃烧而污染大气的硫化物、提高石油的开采效率；在环境保护领域，许多有害工业废物将由微生物来去毒，以至于化害为利，将废物转变成有用产品，甚至，还可以用微生物代替化学药剂用于人工降雨或制造人造雪。公安部门已经利用细菌来防盗和破案。

总之，由于微生物在许多方面表现出了优越功能，全世界在发展生物技术的规划中，都特别重视微生物资源的开发研究。

我国生态环境的多样性在国际上罕见，因此微生物资源非常丰富。几千年来，我国各族人民有着十分高超的利用微生物的技术，数以百计的传统发酵产品在全世界享有盛誉。建国以来的近半个世纪中，我国的微生物产业体系已经形成，在生物技术业中占有重要的地位，是发展我国生物技术的重要支柱。微生物产业在国民总产值中占有1／100以上的份额，在祖国实现现代化和人民生活实现小康的过程中有着不容忽视的地位。而且，在微生物产业中，现代产业与传统产业的比例正在提高，有的产品的产量和质量雄居国际领先水平，不少产品达到或接近国际先进水平。我国的微生物学工作者已经形成了一支专业齐全、有相当数量和实力的队伍。这是我国应用微生物为人类作贡献的基础。有这样的条件，我们有信心在不久的将来使微生物产业在我国生物技术发展中发挥更重要的作用，为经济繁荣和人民生活的改善作出更大贡献。

综观全局，无论从解决全人类面临的粮食、能源、保健和环境保护等重大生存问题，还是我国经济发展来说微生物的应用和微生物学的研究都具有重要的意义，微生物学将在新世纪中继续处于科学前沿的地位。