微生物趣味知识

P33： P33： 最小和最大的细菌
德国科学家H. 德国科学家 N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 等 年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 发现的一种硫磺细菌（ ），其大小可达 发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达 ），其大小可达0.75 mm， ，
易培养： 易培养：
很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！ 很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！
数量大： 数量大：
在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表） 在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表） 都生存有大量的微生物！ 都生存有大量的微生物！ 分析表明，微生物占地球生物总量的 分析表明，微生物占地球生物总量的60%！ ！
这样大的比表面积特别有利于它们和周围环 境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很 境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很 多属性都和这一特点密切相关。 多属性都和这一特点密切相关。
火 星 陨 石 中 发 现 的 细 菌 化 石 （直 径
20 nm ）
最近在《科学》 最近在《科学》上的一篇文章报道了对一快活性陨石上可能存在的生命遗迹的 研究，这块陨石在45亿年前在火星上形成 亿年前在火星上形成， 亿年以前由于宇宙碰撞而离开火 研究，这块陨石在 亿年前在火星上形成，13亿年以前由于宇宙碰撞而离开火 年前作为陨石降落到地球上。 星，13000年前作为陨石降落到地球上。对它的分析表明其上可能有生命存在过 年前作为陨石降落到地球上 ，更重要的是在该陨石上发现了类似细菌化石的东西，其直径仅为20~40 nm. 更重要的是在该陨石上发现了类似细菌化石的东西，其直径仅为
科学家发现一种食铁微生物可在121度高温下繁殖才被杀死； 度高温下繁殖 科学家发现一种食铁微生物可在加热煮沸 小时才被杀死； 有些细菌的芽孢， 小时才被杀死 有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时
在最新一期《科学》杂志（ 在最新一期《科学》杂志（Science, Vol. 301, Issue 5635, 976-978, August 15,2003）发表的一篇论文表明，研究人员发现了一种能够在121度 高温下生存 ）发表的一篇论文表明， 度 繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话， 繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话，这种微生物一定会嘲笑那些 在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。 在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。 来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员Kazem Kashefi和Derek Lovley发 来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员 和 发 现这种微生物并将之成为“ 株 目前该微生物还没于科学名称。 现这种微生物并将之成为“121株”，目前该微生物还没于科学名称。科学家在太 平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达400摄氏度 摄氏度。 平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达 摄氏度。两位研 究人员将121株放在 摄氏度的烤箱中，结果发现这种微生物竟然很适合这一温 株放在121摄氏度的烤箱中 摄氏度的烤箱中， 究人员将 株放在 菌落大小很快就增大到原来的两倍。 度，菌落大小很快就增大到原来的两倍。这比以前报告的微生物最高生存温度高 摄氏度。 出8摄氏度。 摄氏度 Lovley表示，研究这种食铁的 表示， 株微生物可以为我们揭示35亿年前第一种 表示 研究这种食铁的121株微生物可以为我们揭示 亿年前第一种 株微生物可以为我们揭示 生命形式演化所处的环境。 生命形式演化所处的环境。
分布广： 分布广：
人迹可到之处，微生物的分布必然很多， 而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！
t 数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）； 数十公里的高空（最高为离地 公里 须用火箭采样）； 公里， t 几千米的地下； 几千米的地下； t 强酸、强碱、高热的极端环境； 强酸、强碱、高热的极端环境； t 常年封冻的冰川； 常年封冻的冰川；
科学家建议寻找地下50公里生命
北京晚报:2002-3-8 把大肠杆菌放在地下50公里的超强压力下，它会不会活下来？科学家最近惊奇地发现 ，答案是肯定的。一些科学家说，这些细菌可以适应如此极端的压力环境，说明生物对环 境具有超乎想象的“惊人”适应力。因此人类在其他星球上寻找地外生命时，眼光不能只局 限在星球的表面，而应当延伸到压力巨大的地下。 照理来说，大肠杆菌等一般难以在这么高的压力下生存。以前的实验发现，构成生物 的蛋白质等基本结构，在如此高的压力下往往会裂解。但美国卡内基学会地球物理研究所 夏尔马博士领导的小组在最近出版的美国《科学》杂志 美国《 美国 科学》杂志上介绍，在他们的实验中，大肠杆 菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能进行新陈代谢。 在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石钻压槽。放入金刚石钻压槽中的 大肠杆菌和另外一种常见细菌，受到了强力的挤压，其承受的压力最高值相当于海平面气 其承受的压力最高值相当于海平面气 压的1.6万倍 万倍。 压的 万倍。 化学分析显示，在接受压力实验的100万个细菌中，有1%存活了下来，这些幸存者仍 然能够完成正常的代谢功能，将甲酸盐转化为二氧化碳和氢气，但是，与此同时，它们也 付出了代价，许多幸存的个体已经被挤压得面目全非，而且目前没有迹象表明细菌能够在 高压环境中繁殖。 近些年来，研究人员陆续在海底火山口旁、两极冰层和地下发现了许 多奇异的有机体，这些有机体能够在高温、高放射性、强酸性和极为干燥的环境中生存并 繁衍。这次新的研究又将生命的极限做了延伸。夏尔马说，当人类在外太空寻找生命时， 应当重新考虑那些从前因为处于高压环境而被忽略的地方，例如木星的深水层或者火星冰 盖的下面都可能有生命形式存在。 美生物学家提出： 当你认识到有机体能够在压强达上百吨的地下生存并繁衍的时候， 美生物学家提出：“当你认识到有机体能够在压强达上百吨的地下生存并繁衍的时候， 生命的极限已经被延伸了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。 生命的极限已经被延伸了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。
休眠长： 休眠长：
世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年
Nature 407, 897 - 900 (2000)
起源早： 起源早：
38亿年前，生命在海洋中出现 26亿年前，陆地上就可能存在微生物
发现晚： 发现晚：
300多年前人们才真正发现微生物的存在
食谱广： 食谱广：
获取营养方式多种多样， 获取营养方式多种多样，其食谱之广 是动植物完全无法相比的！ 是动植物完全无法相比的！
纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、 纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、 甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、 甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物 均可被微生物作为粮食
南极Vostok湖冰芯样品中的微生物 湖冰芯样品中的微生物 物种类多； t 微生物的生理代谢类型多； 微生物的生理代谢类型多； t 微生物的种数“多”； 微生物的种数“
虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少， 虽然目前已定种的微生物只有大约 万种，远较动植物为少， 万种 但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物 总数的1% 总数的
数百万-千万单位 次 数百万 千万单位/次 千万单位
万单位/天 年代） 年代 青霉素的用量： 最高： 万单位 青霉素的用量： 最高：10万单位 天（40年代）
细菌抗药性的产生： 细菌抗药性的产生：
抗（逆）性强： 性强：
抗热：有的细菌能在 个大气压， 的条件下生长； 抗热：有的细菌能在265个大气压，250 ℃的条件下生长； 个大气压 自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 ℃ ； 自然界中细菌生长的最高温度可以达到
级界宽： 级界宽：
Whittaker的五界分类系统 的五界分类系统
变异易： 变异易：
个体小、结构简、 个体小、结构简、且多与外界环境直接接触 繁殖快、 繁殖快、 数量多
突变率： 突变率：10-5 – 10-10
短时间内产生大量的变异后代
10000单位 ml 单位/ 单位
青霉素的生产： 单位 （ 青霉素的生产： 20单位 ml（1943） 单位/ ）
相当于4000个地球的重量！ 个地球的重量！ 相当于 个地球的重量
一头500 kg的食用公牛 24小时生产 的食用公牛， kg蛋白质 蛋白质, 一头500 kg的食用公牛，24小时生产 0.5 kg蛋白质, 而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜） 而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜） 和氨水为原料，24小时可以生产 kg优质蛋白质 优质蛋白质。 和氨水为原料，24小时可以生产 50000 kg优质蛋白质。
Thiomargarita namibiensis，---------“纳米比亚硫磺珍珠” 纳米比亚硫磺珍珠” ， 纳米比亚硫磺珍珠
结构简： 无细胞结构（病毒）； 结构简： 无细胞结构（病毒）；
单细胞； 单细胞； 简单多细胞； 简单多细胞；
胃口大： 胃口大：
消耗自身重量2000倍食物的时间： 倍食物的时间： 消耗自身重量 倍食物的时间 大肠杆菌： 小时 大肠杆菌：1小时 人 年计算） ：500年（按400斤/年计算） 年 斤 年计算
繁殖快： 繁殖快：
大肠杆菌一个细胞重约 平均20分钟繁殖一代 大肠杆菌一个细胞重约10 –12 克，平均 分钟繁殖一代 一个细胞重约 24小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨 小时后： 万亿个后代， 小时后 万亿个后代 重量达到： 吨 48小时后：2.2 × 10 43个后代，重量达到2.2 × 10 25 吨 小时后： 个后代，重量达到 小时后
个体小: 个体小
t
测量单位： 测量单位：微米或钠米
杆菌的平均长度： 微米； 杆菌的平均长度：2 微米；
t 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度； 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度； 个杆菌首尾相连 t 10-100亿个细菌加起来重量 = 10-100亿个细菌加起来重量 1毫克