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2月5日，《美国国家科学院院刊》(《PNAS》)网络版发表了中英两国5个机构联合完成的有关人类元基因组与健康的研究成果，在国际上引起较大反响，美国合众国际社及国内多家媒体纷纷进行了报道。人类元基因组其实是人类微生物组的另一种说法。近年来,对该领域研究的逐渐升温——包括人类元基因组计划的酝酿启动、有关元基因组重要研究论文的陆续发表，促使更多科研人员给予关注。日前，记者就相关问题采访了参加“人类微生物组国际研究联盟(IHMC)”筹备工作的上海交通大学系统生物医学研究院赵立平教授。

▲作用重要的“小不点儿”

“人体内共生的微生物多达1000多种，它们的基因总和叫‘微生物组"，也被称为‘人类元基因组"。”赵立平教授如数家珍地告诉记者：“人们一直认为，一个生物，不管是单细胞细菌还是像人类这样的高等生物，都是由基因信息控制其生老病死。”但是，越来越多的研究表明，人体的生理代谢和生长发育除受自身基因控制外，人体里共生的大量微生物的遗传信息也发挥着重要作用，它们所编码的基因数量是人体自身基因数量的50～100倍，相当于人体的“第二个基因组”。

正是这些共生在人体内、肉眼不可见的“小不点儿”们，对人体的免疫、营养和代谢等起着至关重要的作用。一方面，人体的健康状况发生变化，体内共生微生物的组成就会发生变化；反之，体内微生物组成的变化，也会导致人体健康状况的改变。因此，人体共生微生物的组成可以真实而准确地反映人体的健康状况。

鉴于了解到人类元基因组对人体健康的重要性，科学界积极开展了相关研究。如欧盟、美国和日本的科研人员相继启动了人类元基因组研究计划。赵立平教授特别提到，去年12月9～10日，英、美、法、中等国科学家在美酝酿成立“人类微生物组国际研究联盟(IHMC)”，计划今年4月联合启动“人类元基因组计划”，开始对人类元基因组的全面研究。这项被称为“第二人类基因组计划”的项目将对人体内所有共生的微生物群落进行测序和功能分析，其序列测定工作量至少相当于10个人类基因组计划，并有可能发现超过100万个新的基因，最终在新药研发、药物毒性控制和个体化用药等方面实现突破性进展。

▲关注慢性全身性代谢性疾病

去年12月美国《科学》杂志预测：人类共生微生物的研究将可能是国际科学研究在2008年取得突破的7个重要领域之一。赵立平教授谈到，当前对人类元基因组研究发现，肠道菌群结构的改变与失衡除会导致肠道疾病外，还与很多慢性全身性的代谢性疾病，如糖尿病、肥胖，甚至是癌症的发生有着密切关系。

过去一些找不到确切病原菌的肠道疾病，即非感染性肠道疾病（如肠易激综合征等），现在研究认为，肠道内微生物群落结构失调可能与其发生有重大关系。因而在治疗上，就可以选择一些改善肠道菌群失调的微生态制剂。

糖尿病原来仅仅被认为是糖代谢异常，现在研究却发现，菌群失调可能是造成糖尿病发生的一个影响因素。赵立平教授领导的研究小组发现，糖尿病模型动物肠道中的一些特定菌的数量有所变化——两种乳酸菌数量明显下降。国外也有研究报道，补充乳酸菌制剂能缓解模型动物的糖尿病症状。这“一减一加”的事实说明，肠道内某些种类的乳酸菌可能参与了糖尿病的发生发展过程。菌群的变化不仅是糖尿病的后果，也可能是糖尿病的诱因。

尽管肥胖受一定的遗传因素影响，但环境因素也对其产生重要作用。赵立平教授强调，菌群就是其中之一，即饮食结构改变产生的菌群结构异常可导致肥胖。美国学者Gordon及其同事近年来在肥胖与菌群关系的一系列研究上取得了突破性进展。他们发现，遗传性肥胖小鼠和瘦型小鼠肠道菌群的组成有明显差异，且肥胖表型可以随菌群在不同个体间发生转移；他们对人体的研究也获得了相似的结果。更令人兴奋的发现是，肠道菌群可以直接调节宿主脂肪存储组织的基因表达活性，使宿主增加脂肪的积累。这些研究有力地支持了肠道菌群在人类这样的“超级生物体”生理代谢中的地位。这从另一个角度证明，肥胖是人的基因和微生物基因共同作用的结果，甚至在某种程度上，后者的作用可能更大。

▲“中国舞”应能独领风骚

在世界各国对人类元基因组研究相继加大研究力度的同时，我国学者也不甘示弱。目前，围绕肠道菌群与感染性疾病的关系，由浙江大学第一附属医院牵头的国家“973”计划项目已经启动；在科技部和上海市的支持下，由上海交通大学系统生物医学研究院、中科院营养科学研究所和国家人类基因组南方中心等单位承担的中法肠道元基因组国际合作项目也已顺利启动；在上海市疾病控制中心(CDC)、闸北区CDC和卢湾区CDC的大力配合下，已经完成了1000多人的上海常住居民“营养、菌群与肥胖的病例对照研究”的现场体检和血液、尿液和粪便样品的采集工作，这是目前国际上规模最大的人类元基因组人群研究项目，备受国际同行关注。

但从整体来讲，我国的人类元基因组研究还处于起步阶段。如何充分利用我国的特有优势参与国际竞争，加快人类元基因组研究步伐，是需要我们认真思考的问题。在采访中，赵立平教授多次强调，我国目前具有多方面的优势，如果组织得当，在国际人类元基因组研究的大舞台上，应该能跳出一支支漂亮的“中国舞”。

微生物与人类的关系

———姓名.所在单位.

摘要：

小到肉眼看不见的微生物对人类却起着难以想象的巨大作用。有时危害人类，给我们带来灾难。但在某些方面，它又是我们人类的好朋友，帮助我们解决问题和灾难。

关键词：微生物，应用，危害，人类.

The relation between microorganism and mankind

--Zhang Jingjing (20044274) living creature engineering of the life science college of the University of Heilongjiang 3 class

Abstract:

I am small to arrive the naked eye unseen microorganism to the mankind but have the huge function of hard imagination.Sometimes endanger mankind, bring us a disaster.But in some aspects, it is our mankind"s good friend again, helping us to solve problem with disaster.

Keywords: Microorganism, applied, endanger, mankind.

什么是微生物？微生物是泛指肉眼看不到或看不清楚的微小生物。它们体积微小，结构简单。它与人类关系密切，它既能造福于人类，也能给人类带来毁灭性的灾难。

微生物学在解决当代重大社会问题中起着重要作用。例如微生物采油技术中，它发挥令人难以想象的巨大作用。它可降低原油的黏度,增加原油的流动性,从而大大提高了原油的采收率。此种技术成本低,设备简单,不伤害地层,不污染环境,而且效益显著。1995～2000 年,斯诺克尔石油技术公司实施该技术且获得很好的效益[1]。而日本则把光合菌、乳酸菌、酵母菌、发酵丝状菌、放线菌等功能各异的80 多种微生物组成的一种活菌制剂。这些微生物组合在一个统一体中，互相促进，共同构成一个复杂而稳定的具有多元功能的微生态系统，可抑制有害微生物，尤其是病原菌和腐败细菌的活动，促进植物生长。该技术在自然农法中广泛应用。随着国民经济的发展，微生物的应用也越来越广泛。在生物制药、能源、环保、食品、工业等方面，微生物都扮演着重要的角色。

然而，微生物在给人类提供诸多好处的同时，也带来了许多不可忽视的负面影响。我们用的化妆品含有多种营养成分,为微生物的生长提供了适宜的环境,在生产、储藏和使用过程中极易受到微生物的污染。化妆品中常见细菌主要以芽胞杆菌属、假单胞菌属、葡萄球菌属为主,这几个属的细菌在自然界分布广泛,对环境抵抗力较强,污染机会较多[2]。真菌主要有木霉属、曲霉属、根霉属、脉孢菌属、短梗霉属、假丝酵母属和红酵母属等,这些菌也是自然环境中常见的霉菌和酵母[3]。受到微生物污染的化妆品不但产品腐败变质,更重要的是致病微生物污染会对人体健康产生危害。别外饮水机污染也已成为不可忽视的卫生问题,有的饮水水质量已经远远达不到合格饮用水的卫生质量,所谓的纯净水、矿泉水等已不能直接饮用,主要是被大肠杆菌等微生物污染。这种状况很可能加重夏秋季肠道病的流行。研究人员还指出，室内空气也存在着微生物污染，它可引起人体出现眼刺激感、哮喘、过敏性皮炎、过敏性肺炎和传染性疾病，重者甚至因感染而死亡。室内建筑材料和家用电器是室内空气的主要污染源，它不仅能释放出对人体有害的化学物质，同时也为微生物的孳生提供了有利的条件。

由此可见，微生物与人类的关系非常密切，它不仅造福与人类，也会伤害人类。因此我们应该正确地认识微生物，并利用它保护环境、造福人类，这是我们的期望也是我们每个人义不容辞的责任。

参考文献：

[ 1 ] 谢明杰,谢正,邹翠霞,曹文伟.微生物降解原油提高原油采收率的研究[J].抚顺石油学院学报,1999,(2).

[ 2 ] 东秀珠,蔡妙英. 常见细菌系统鉴定手册[ M] . 北京:科学出版

社,2001.

[ 3 ] 魏景超. 真菌鉴定手册[ M] . 北京:科学出版社,1979.

(收稿日期:2003 -08 -12)

[ 4 ] 金京德. 有效微生物研究会·EM活用技术事例集·EM研究所·2004年·

人类与微生物可持续发展的关系

1，土壤中的分解者——真菌、. 微生物和土壤动物分解死去的动物和 植物，清除有机垃圾，给人类创造一个洁净的环境；

2，微生物给人类在衣、食、住、行、医药、美学和科学进步等等方面提供的用场太丰富了；

3，微生物可以形成完整的食物网，同时它们又是他动物的食物，通过捕食与被捕食的关系把动植物，微生物联系起来，形成一个复杂的关系网。

4，现代人类是由人类、各种各样的微生物、其它生物种类在其所分享的不断变化的大自然的胁迫中进化而来。这种共同进化的过程受多方面的影响，诸如：环境的变迁、人类的迁徙、人类行为的变化、其它物种数量的增加和减少以及微生物命运的不断变更。

5，保持一直处于人体与病原微生物间的最大程度上的微妙平衡可以使生态安全得到加强。现代人类和多种多样的微生物随着时间的前移而共同进化，这种关系大可用“和平共处”来描述。这种“和平”来自于人类对于病原微生物的经验发展而得来的对免疫性的认识。

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微生物论文>>巧塔桥助达标

19世纪德国教育学家第斯多惠认为：“一个坏教师奉送真理，一个好教师则教人发现真理。”这是很有道理的，因为学习是复杂的思维活动，是在教师引导下不断提出问题、分析问题和解决问题的过程。因此，在教学过程中，教师应根据学生实际，积极创造条件，巧妙搭桥，帮助学生达标。

巧设疑，搭好兴趣—思维之桥

课堂提问是教学活动中的重要形式，是师生感情交流的纽带，是课堂教学中信息反馈的主要途径。同时，也能诱发学生学习兴趣，启迪其思维，有助于达到教学目标。好的提问是启发学生思维的“激活酶”，强化记忆的“催化剂”。在讲授某一内容伊始，可先用适当有趣的事物来设置疑问，以诱发学生急于解疑的思维活动，引起他们强烈的学习欲望。例如，在讲授线形动物门——蛔虫时，学生对蛔虫比较熟悉，可是教师提出：蛔虫体积这样大，怎么能在人体内寄生呢？人体小肠分泌的消化液为什么不能将其消化吸收呢？这些问题对学生来说是陌生的。抓住学生熟悉但又不完全了解的事物，提出问题，设置悬念，可收到良好的教学效果。课堂问题设计成功与否，关键在于了解学生，掌握教学内容、目标，从而设计出不同的提问形式。所设计的问题要严谨，有针对性、灵活性，能引起学生的注意和思考，激发其兴趣，启发其思维，才能真正帮他们高效达标

生物的危害

一个或其中部分具有直接或潜在危害的传染因子，通过直接传染或者破坏周围环境间接危害人，动物以及植物的正常发育过程。

生物危害的来源主要有以下4个方面。

首先，来自人和动物、植物的各种致病微生物的危害称为紧急卫生事件。有史以来，在世界范围内，有害微生物一方面长期危害人类的健康和生命，另一方面危害农业和畜牧业的发展，给人类文明带来的灾难是十分沉重的。2003年在我国暴发的传染性非典型性肺炎 （严重急性呼吸综合征，SARS）和2004年开始在全球范围内流行的禽流感，给人民生命健康、社会经济带来了严重的损害和影响，同时也促进了人们对烈性传染性疾病病原体危害的认识，引起了各国政府的高度重视和广大科技工作者的极度关注。

其次，来自外来生物的入侵。虽然在历史上有不少引进的外来生物使当地人们得益的先例，但是，也有许多由于引进本地区外的外来生物导致的农作物和牲畜死亡以及生物多样性的下降甚至丧失，从而严重危害环境生物安全的情况，这种现象称之为生物入侵，也有人称之为 “生物污染”。由于国际贸易、科技交流、教育交流的增加，人员交往频繁，有很大可能把本来我国没有的传染病传入国内。

第三，来自转基因生物可能的潜在危害。随着现代科学技术的发展，世界上出现了越来越多的转基因生物。转基因生物是通过现代生物重组DNA技术导入外源基因的生物，因此从某种意义上说转基因生物也是外来生物。正如核技术一样，转基因技术既可以造福人类又可以危害人类，转基因生物存在着一定风险。一些科学家认为，转基因生物有可能对人类健康、农业生物和环境生物构成极大的影响。

第四，来自生物恐怖事件。树欲静而风不止，第二次世界大战后半个多世纪以来，不管人类和平事业如何发展，世界局部战争或冲突每天都在发生。近年来，恐怖活动愈加猖狂，已经成为世界公害，甚至成为大规模战争的导火索。利用致病微生物搞恐怖活动，造成公众混乱，从而达到自己的政治目的，是当前恐怖主义者的一个重要手段。生物恐怖还往往与化学恐怖结合在一起，这就使得预防工作增加了不少难度。

[编辑本段]生物安全

基于生物技术发展有可能带来的不利影响，人们提出了生物安全的概念。所谓生物安全一般指由现代生物技术开发和应用所能造成的对生态环境和人体健康产生的潜在威胁，及对其所采取的一系列有效预防和控制措施。

生物安全问题引起国际上的广泛注意是在上世纪80年代中期，1985年由UNEP、WHO、UNIDO及FAO联合组成了一个非正式的关于生物技术安全的特设工作小组，开始关注生物安全问题。国际上对生物安全立法工作引起特别重视是在1992年召开联合国环境与发展大会后，此次大会签署的两个纲领性文件《21世纪议程》和《生物多样性公约》均专门提到了生物技术安全问题。从1994年开始，联合国环境规划署（UNEP）和《生物多样性公约》（CBD）秘书处共组织了10轮工作会议和政府间谈判，为制订一个全面的《生物安全议定书》做准备，为了尽快拟定议定书初稿，还召开了4次关于《生物安全议定书》的“特设专家工作组”会议。1999年2月和2000年1月先后召开了《生物多样性公约》缔约国大会特别会议及其“续会”，130多个国家派代表团参加会议讨论有关问题，其中欧盟15国最为积极，环境部长全部到会，美国副国务卿参加了此次会议。经过多次讨论和修改，《〈生物多样性公约〉卡塔赫纳生物安全议定书》终于在2000年5月15日至26日在内罗毕开放签署，其后从2000年6月5日至2001年6月4日在纽约联合国总部开放签署。

[编辑本段]生物科技

生物科技的发展对于全球经济与人类生活都造成重大的改变。生物技术(biotechnology)依据美国国家科学技术委员会之定义，系指「基于特定之目的利用有机生物体(living organisms)或部分来制造或修改产品、改良动植物，并发展为生物体(microorganism)之一套具实用性之机制」。现代生物科技肇始于1973年由Boyer和Cohen所发明的DNA重组技术与1975年的融合瘤 (hybridoma)技术。DNA重组技术显示细胞具有自我复制数百万次的能力，其经济力量才在日后逐渐形成基因工程技术，包括细胞工程、酵素工程及发酵工程等。时至今日，生物技术已广泛运用在农业、医药、食品、环保、能源、海洋与国防等领域，其发展潜力亦与日剧增，并为世界之医疗、能源、环保与粮食等问题提供了解决之道。

生物个体识别

近几年来，人类基因组研究的进展日新月异，而分子生物学技术也不断完善，随着基因组研究向各学科的不断渗透，这些学科的进展达到了前所未有的高度。在法医学上，STR位点和单核苷酸（SNP）位点检测分别是第二代、第三代DNA分析技术的核心，是继RFLPs（限制性片段长度多态性）VNTRs（可变数量串联重复序列多态性）研究而发展起来的检测技术。作为最前沿的刑事生物技术，DNA分析为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的手段，使物证鉴定从个体排除过渡到了可以作同一认定的水平，DNA检验能直接认定犯罪、为凶杀案、强奸杀人案、碎尸案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据。随着DNA技术的发展和应用，DNA标志系统的检测将成为破案的重要手段和途径。此方法作为亲子鉴定已经是非常成熟的，也是国际上公认的最好的

　　微生物

　　微生物(microorganism简称microbe)是包括细菌、病毒、真菌以及一些小型的原生动物等在内的一大类生物群体，它个体微小，却与人类生活密切相关。微生物在自然界中可谓“无处不在，无处不有”，涵盖了有益有害的众多种类，广泛涉及健康、医药、工农业、环保等诸多领域。

　　原核：细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体。

　　真核：真菌、藻类、原生动物。

　　非细胞类：病毒和亚病毒。

　　微生物一般地，在中国大陆地区的教科书中，均将微生物划分为以下8大类：细菌、病毒、真菌、放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。

　　微生物的定义

　　一切肉眼看不见的或看不清的微小生物的总称

　　1 特点: 个体微小,一般<0.1mm。

　　构造简单,有单细胞的,简单多细胞的,非细胞的

　　进化地位低。

　　2 分类 原核类: 三菌,三体 。

　　真核类: 真菌,原生动物,显微藻类。

　　非细胞类: 病毒,亚病毒 ( 类病毒,拟病毒,朊病毒)

　　3 五大共性: 体积小,面积大

　　吸收多,转化快

　　生长旺,繁殖快

　　适应强,易变异

　　分布广,种类多

　　二、微生物的类群

　　1 细菌:

　　(1)定义:一类细胞细短,结构简单,胞壁坚韧,多以二分裂方式繁殖和水生性强的原核生物

　　(2)分布:温暖,潮湿和富含有机质的地方

　　(3)结构:主要是单细胞的原核生物,有球形,杆形,螺旋形

　　细胞壁

　　基本结构 细胞膜

　　细胞质

　　结构 拟核

　　鞭毛

　　特殊结构 荚膜

　　芽孢

　　(4)繁殖: 主要以二分裂方式进行繁殖的

　　(5)菌落: 单个细菌用肉眼是看不见的,当单个或少数细菌在固体培养基啊行大量繁殖时,便会形成一个肉眼可见的,具有一定形态结构的子细胞群落.

　　菌落是菌种鉴定的重要依据.不同种类的细菌菌落的大小,形状光泽度颜色硬度透明毒都不同.

　　2 放线菌

　　(1)定义:一类主要成菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物

　　(2)分布:含水量较低,有机物较丰富的,呈微碱性的土壤中

　　(3)形态构造:主要由菌丝组成,包括基内菌丝和气生菌丝(部分气生菌丝可以成熟分化为孢子丝,产生孢子)

　　(4)繁殖:通过形成无性孢子的形式进行无性繁殖

　　无性繁殖 有性繁殖

　　(5)菌落:在固体培养基上:干燥,不透明,表面呈致密的丝绒状,彩色干粉

　　3 病毒

　　(1) 定义:一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的”非细胞生物”,但是它的生存必须依赖于活细胞.

　　(2)结构:

　　(3)大小:

　　一般直径在100nm左右

　　最大的病毒直径为200nm的牛痘病毒

　　最小的病毒直径为28nm的脊髓灰质炎病毒

　　(4)增殖:以 噬菌体为例:

　　吸附 侵入 增殖 装配 释放

　　第二节微生物的营养

　　一、微生物的化学组成

　　C,H,O,N,P,S以及其他元素

　　二、微生物的营养物质

　　1 水和无机盐

　　2 碳源:凡能为微生物提供生长繁殖所需碳元素的营养物质

　　来源

　　作用

　　3氮源:凡能为微生物提供所必需氮元素的营养物质

　　来源

　　作用:主要用于合成蛋白质,核酸以及含氮的代谢产物

　　4 能源:能为微生物生命活动提供最初能源来源的营养物质或辐射能

　　根据碳源和能源分类:

　　5生长因子:微生物生长不可缺少的微量有机物

　　能引起人和动物致病的微生物叫病源微生物有八大类：

　　1.真菌:引起皮肤病。深部组织上感染。

　　2放线菌：皮肤，伤口感染。

　　3螺旋体：皮肤病，血液感染 如梅毒，钩端螺旋体病。

　　4细菌：皮肤病化脓，上呼吸道感染 ，泌尿道感染，食物中毒，败血压症，急性传染病等。

　　5立克次氏体：斑疹伤寒等。

　　6衣原体：沙眼，泌尿生殖道感染。

　　7病毒：肝炎，乙型脑炎，麻疹，艾滋病等。

　　8支原体：肺炎，尿路感染。

　　生物界的微生物达几万种，大多数对人类有益，只有一少部份能致病。有些微生物通常不致病，在特定环境下能引起感染称条件致病菌。 能引起食品变质，腐败，正因为它们分解自然界的物体，才能完成大自然的物质循环。

　　有些人误将真菌当作细菌，是一种比较普遍的误解。尤其以80年代以前未受过系统生物学教育者。

　　微生物对人类最重要的影响之一是导致传染病的流行。在人类疾病中有50％是由病毒引起。世界卫生组织公布资料显示：传染病的发病率和病死率在所有疾病中占据第一位。微生物导致人类疾病的历史，也就是人类与之不断斗争的历史。在疾病的预防和治疗方面，人类取得了长足的进展，但是新现和再现的微生物感染还是不断发生，像大量的病毒性疾病一直缺乏有效的治疗药物。一些疾病的致病机制并不清楚。大量的广谱抗生素的滥用造成了强大的选择压力，使许多菌株发生变异，导致耐药性的产生，人类健康受到新的威胁。一些分节段的病毒之间可以通过重组或重配发生变异，最典型的例子就是流行性感冒病毒。每次流感大流行流感病毒都与前次导致感染的株型发生了变异，这种快速的变异给疫苗的设计和治疗造成了很大的障碍。而耐药性结核杆菌的出现使原本已近控制住的结核感染又在世界范围内猖獗起来。

　　微生物千姿百态，有些是腐败性的，即引起食品气味和组织结构发生不良变化。当然有些微生物是有益的，它们可用来生产如奶酪，面包，泡菜，啤酒和葡萄酒。微生物非常小，必须通过显微镜放大约1000 倍才能看到。比如中等大小的细菌，1000个叠加在一起只有句号那么大。想像一下一滴牛奶，每毫升腐败的牛奶中约有5千万个细菌，或者讲每夸脱牛奶中细菌总数约为50亿。也就是一滴牛奶中可有含有50 亿个细菌。

　　微生物能够致病，能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂，但微生物也有有益的一面。最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素，这对医药界来讲是一个划时代的发现。后来大量的抗生素从放线菌等的代谢产物中筛选出来。抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命。一些微生物被广泛应用于工业发酵，生产乙醇、食品及各种酶制剂等；一部分微生物能够降解塑料、处理废水废气等等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物；还有一些能在极端环境中生存的微生物，例如：高温、低温、高盐、高碱以及高辐射等普通生命体不能生存的环境，依然存在着一部分微生物等等。看上去，我们发现的微生物已经很多，但实际上由于培养方式等技术手段的限制，人类现今发现的微生物还只占自然界中存在的微生物的很少一部分。

　　微生物间的相互作用机制也相当奥秘。例如健康人肠道中即有大量细菌存在，称正常菌群，其中包含的细菌种类高达上百种。在肠道环境中这些细菌相互依存，互惠共生。食物、有毒物质甚至药物的分解与吸收，菌群在这些过程中发挥的作用，以及细菌之间的相互作用机制还不明了。一旦菌群失调，就会引起腹泻。

　　随着医学研究进入分子水平，人们对基因、遗传物质等专业术语也日渐熟悉。人们认识到，是遗传信息决定了生物体具有的生命特征，包括外部形态以及从事的生命活动等等，而生物体的基因组正是这些遗传信息的携带者。因此阐明生物体基因组携带的遗传信息，将大大有助于揭示生命的起源和奥秘。在分子水平上研究微生物病原体的变异规律、毒力和致病性，对于传统微生物学来说是一场革命。

　　以人类基因组计划为代表的生物体基因组研究成为整个生命科学研究的前沿，而微生物基因组研究又是其中的重要分支。世界权威性杂志《科学》曾将微生物基因组研究评为世界重大科学进展之一。通过基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物，将对有效地控制新老传染病的流行，促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!

　　从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。为了充分开发微生物（特别是细菌）资源，1994年美国发起了微生物基因组研究计划（MGP）。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因，不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识，更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品，包括：接种用的疫苗、治疗用的新药、诊断试剂和应用于工农业生产的各种酶制剂等等。通过基因工程方法的改造，促进新型菌株的构建和传统菌株的改造，全面促进微生物工业时代的来临。

　　工业微生物涉及食品、制药、冶金、采矿、石油、皮革、轻化工等多种行业。通过微生物发酵途径生产抗生素、丁醇、维生素C以及一些风味食品的制备等；某些特殊微生物酶参与皮革脱毛、冶金、采油采矿等生产过程，甚至直接作为洗衣粉等的添加剂；另外还有一些微生物的代谢产物可以作为天然的微生物杀虫剂广泛应用于农业生产。通过对枯草芽孢杆菌的基因组研究，发现了一系列与抗生素及重要工业用酶的产生相关的基因。乳酸杆菌作为一种重要的微生态调节剂参与食品发酵过程，对其进行的基因组学研究将有利于找到关键的功能基因，然后对菌株加以改造，使其更适于工业化的生产过程。国内维生素C两步发酵法生产过程中的关键菌株氧化葡萄糖酸杆菌的基因组研究，将在基因组测序完成的前提下找到与维生素C生产相关的重要代谢功能基因，经基因工程改造，实现新的工程菌株的构建，简化生产步骤，降低生产成本，继而实现经济效益的大幅度提升。对工业微生物开展的基因组研究，不断发现新的特殊酶基因及重要代谢过程和代谢产物生成相关的功能基因，并将其应用于生产以及传统工业、工艺的改造，同时推动现代生物技术的迅速发展。

　　农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策

　　据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20％，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。

　　经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。日前植物固氮根瘤菌的全序列也刚刚测定完成。借鉴已经较为成熟的从人类病原微生物的基因组学信息筛选治疗性药物的方案，可以尝试性地应用到植物病原体上。特别像柑橘的致病菌这种需要昆虫媒介才能完成生活周期的种类，除了杀虫剂能阻断其生活周期以外，只能通过遗传学研究找到毒力相关因子，寻找抗性靶位以发展更有效的控制对策。固氮菌全部遗传信息的解析对于开发利用其固氮关键基因提高农作物的产量和质量也具有重要的意义。

　　环境保护微生物基因组研究找到关键基因降解不同污染物

　　在全面推进经济发展的同时，滥用资源、破坏环境的现象也日益严重。面对全球环境的一再恶化，提倡环保成为全世界人民的共同呼声。而生物除污在环境污染治理中潜力巨大，微生物参与治理则是生物除污的主流。微生物可降解塑料、甲苯等有机物；还能处理工业废水中的磷酸盐、含硫废气以及土壤的改良等。微生物能够分解纤维素等物质，并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究，在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用，例如找到不同污染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究，以期找到其降解有机物的关键基因，为开发及利用确定目标。

　　极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大

　　在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物，又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。

　　有一种嗜极菌，它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活，而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段，但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限，建立新的技术手段，使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶，可在极端环境下行使功能，将极大地拓展酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础，例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。

　　微生物在整个生命世界中的地位!

　　当人类在发现和研究微生物之前，把一切生物分成截然不同的两大界－动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化，从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统，直到70年代后期，美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式－古菌，才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域（Archaea）、细菌域（Bacteria）和真核生物域（Eucarya）所构成。在图示“生物的系统进化树”中，左侧的黄色分枝是细菌域；中间的褐色和紫色分枝是古菌域；右侧的绿色分枝是真核生物域。

　　古菌域包括嗜泉古菌界（Crenarchaeota）、广域古菌界（Euryarchaeota）和初生古菌界（Korarchaeota）；细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物；真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外，其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见，微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。

　　生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树，认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支，一个是原核生物（细菌和古菌），一个是原真核生物，在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化，然后原真核生物经吞食一个古菌，并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。

　　从进化的角度，微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话，则微生物约在3月20日诞生，而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上。