【群落微生物专题】开篇：微生物主宰世界，细菌奴役人类

生信菜鸟团 · 公众号 · 生物 · 2021-01-24 21:36

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群落微生物专题开更，将由我来主持这个专栏。

希望和做群落微生物的小伙伴们一起学习。

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服不服？不服？新冠教你做事

    
      近期，前有铺天盖地的“爽恒”纷争，你一拳我一脚的相互回应，让大家吃够了冬瓜，后有悄悄生娃然后惊艳所有人的女明星，牢牢的霸占着热搜，让微博的服务器都“累了想歇会”。在热搜的间隙中，出现了个词条，叫德特里克堡基地。

    
     原来，我外交部称美方应开放德特里克堡基地开展新冠病毒溯源调查,点名位于美国马里兰州德特里克堡的美国陆军传染病医学研究所，呼吁美方就其海外200多个生物实验室公开更多事实，德特里克堡生物实验室随即登上热搜。

    
     2020年初，武汉不明肺炎的新闻仿佛没能引起人们的注意，很多公司应该还是在筹备着年会的时候。测序公司拿到序列比对的结果才开始大惊失色，跟可怕的SARA有着较高的相似性，敏感的医务工作者们直呼可怕。

    
     很快，分离毒株，序列共享，世卫定名，武汉封城，全球陆续开始检测，大家都锁在家里天天醒来第一件事就是看疫情地图。新冠感染者在全球范围内指数增长，一“罩”难求，人们才开始注意到，微生物可以对人类健康和社会造成如此巨大的伤害。病毒侵入机体之后在宿主细胞中增生，导致机体损伤甚至致命。

    
     新冠现在越来越多证据证明，中国并不是首次出现而是首次发现。这其实也是中国的一个优势，较早的衍生出了健康码，较早了买到了全球的口罩，发现的早我们就可以以最快的速度攻关疫苗。现在各地疫苗都陆续开始接种了，约不到的话都还是戴好口罩做好防护吧。

    
      在科幻电影中，常常
     
      出现各种被人工
     
      改造的微生物，或是能够吞噬石油产品，或是能够操
     
      控人
     
      类，甚至作为多方争夺的生化
     
      武器
     
      。
     
     回到开头，到底是老美军事基地人工合成的还是大自然对我们的“惩罚”呢？佛曰：不可说，不可说，一说即是错。

    
     在中国刚刚开始大规模核酸检测的时候，国外很多人不以为然，美国警察引发了部分民众示威游行，国人惊奇的发现，他们都不戴口罩的，甚至在英国还曝出有人举办新冠派对zuosi，后事如何，现在已经是“盖棺定论”。

走近微生物

    
     什么叫微生物，生物学的概念，高中课本很简单：细菌、真菌和病毒，教材版本不同，大多现在还要加上古生菌和某些藻类。学生物的，不要拘泥于概念。在眼花缭乱的大自然里，所有的概念仿佛都会有例外。比如说，蓝条石斑鱼可以没有性别，互换雌雄的；科摩多龙，可以自己想着想着就怀孕了。你要不要试试自己想着想着就中彩票了

    
     列文·虎克是细菌的发现者，他喜欢鼓捣透镜，把各种东西都放在镜片下观察一下，有次用自制的显微镜观察一位老人的牙垢时发现很多杆状和球状的微小生物，他惊叹的记录到“在人口腔的牙垢中生活的小居民，比整个荷兰王国的人还要多”，这就是人类第一次观察到细菌，标志着微生物学研究的开端 。网络中经常用列文虎克形容一个人观察力极强，能够捕捉到别人看不到的细节，其实也只是理科生们的梗。

    
     人们观察到细菌的存在，却并不认为它会导致疾病。细菌致病论的提出者，我们普通百姓很多都接触过，很多地方性牛奶包装上常常打着巴氏鲜奶。这源于巴斯德在对啤酒变酸的研究，在此前的研究中，他利用曲颈瓶实验发现肉汤能够保质四年之久，推翻了当时甚嚣尘上的“自然发生学说”。

    
     他发现在变酸的酒中除了圆球状的酵母细胞之外还存在在一根一根的乳酸杆菌，就是这些乳酸杆菌使得啤酒“得病”变酸的。加热可以杀死微生物，但会使得啤酒变味，他尝试将封闭的啤酒瓶以不同温度水浴加热，多次实验之后总结出在五六十的温度下加热半小时，既可以杀死乳酸杆菌又可以保持啤酒的风味，这就是著名的“巴氏消毒法”至今仍广泛应用于我们食品当中。

    
     巴氏消毒的牛奶保证了最小的营养价值损失，会比常温奶风味更好，其实
     
      只能将致病菌的数量降低到非常低的水
     
      平
     
     ，仍然保留了小部分细菌或芽孢，这些”留下来“的细菌基本对人体无害甚至是有益的，大家也不用担心，对消费者不会造成危害，完全可以放心饮用。因此巴氏牛奶的保质期非常短，并且需要冷链运输和保存。而常温奶经过超高温瞬时灭菌技术（135℃~140℃），虽然会损失一些口感和维生素等营养物，但是可以在常温利乐包装下保存半年甚至更久。

    
     在以前人们在直接饮用牛奶、羊奶导致的各种细菌疾病是我们今天很难想象的，国内养殖业高速推进集约化，但今天我国某些地区可能还存在出售现挤的生牛奶和生羊奶，千万不要直接饮用哦，家庭饮用不方便管控温度，至少要煮沸处理，否则很容易感染细菌传染病的，轻者会严重腹泻，重则致残甚至死亡。
    
     【尤其是奶中的布鲁氏菌
    
     导致的布
    
     病，会导致关节和
    
     神经痛、多器官肿大和孕妇流产，甚至会降低生育力。
    
     前段时间在国内某研究所由于周边药厂使
    
     用了过期的消毒剂未能对废气进行有效处理，布鲁氏菌病从而在师生群体和周边民众中蔓延，当地六
    
     千余人检测到阳性】

    
     真菌的生长方式类似植物，营养摄取方式类似动物。大型食用真菌大家其实都吃过，比如各种菇类，有些还被当作名贵保健品，比如冬虫夏草。

    
     病毒的发现则是烟草花叶病毒侵染实验了，科学家们发现使用细菌过滤器过滤之后的汁液仍然能够使得正常的烟草感染，这种有别于细菌的微生物被称为病毒，后来在电子显微镜的帮助下人们第一次观察了病毒。此后各种各样的病毒被分离、鉴定，人们看到了多姿多彩的病毒电镜图片。

    
     病毒没有细胞结构，只有核酸和蛋白壳，寄宿活细胞内，离体会失去活性。所有的转录、翻译和复制的过程都在“别人家”完成。
     
      不仅强硬的“寄人篱下”，有些病毒甚至还要喧宾夺主，吃着人家的饭，还要砸了人家的锅。
     
     病毒的蛋白破坏宿主正常的生理活动，最终使得宿主发生裂解死亡。千万不要小瞧这些微生物，看着肌肉结实的壮小伙，感冒病毒“一伸胳膊”就束手就擒了。

    
     啥？还有朊病毒和类病毒没介绍？咳咳，超纲啦，考试不考...

从土壤到人体肠道，从火山口到深海，它们无处不在

    
     众所周知，土壤中蕴含着大量的微生物，土壤满足微生物生长的各种条件，是天然的培养基。不同地区、同一地区不同时间土壤微生物的群落结构差异也是巨大的。以细菌为代表的微生物，在元素循环和能量代谢方面有着巨大的推动作用。它们在土壤中进行硫化、硝化、氨化、固氮、溶磷等过程，促进有机物的分解，某些细菌活动还对地球大气造成一定的影响。有的研究团队在土壤里面筛选噬菌体，用于药物研发；还有不少团队在极端环境下筛菌，获得一些耐高温（火山口）、耐盐（海洋）等特征的菌株做工程菌。有些菌株在100摄氏度的条件下仍然可以生存，单菌筛选出来做组学研究或者基因工程研究。

~

    
     不同的环境下，微生物群落的结构也有所不同。终于扯回来我们的主题了。无论是江河湖海、湿地农田还是动物肠道，都有它独特的微生物群落结构，各种微生物的齐心协力下行驶着特殊的功能，维持着一种稳态。

    
     当人类活动介入到这种环境当中的时候，会引起菌群失调，短期内会重新恢复正常。但是外界干扰达到一定地步时，稳态就会崩溃。

    
     比如红树林湿地生态系统，被称为海上森林，有着多种生态价值。人们生产生活砍伐了原有的红树林，而在其他的区域栽种，发现存活率很低。砍伐之后许久原位种植仍然不高，一方面是土壤理化性质发生了变化，另一方面土壤微生物群落结构发生了变化。

    
     比如人体微生物，我们人体是有个充斥着微生物的环境，很多微生物已经演化为非致病而在人体定植。环境微生物大体类似，不同人之间、同一个人不同部位的微生物群落结构也不同。口腔和肠道微生物的差异就挺大，而对于人体来说，微生物群落结构发生变化，我们人体也会发生着变化。

这个星球上，微生物们才是大爷

    
     肠道微生物作为人体最为复杂的微生态系统，也在悄悄的调节着人们的健康和情绪。肠道微生物控制着我们的新陈代谢和免疫系统
    
     ，
    
     婴
    
     儿
    
     从出生
    
     不久肠道就开始出现各种微生物
    
     ，因此有些研究称肠道菌群是人体
    
     的隐形器官
    
     。
    
     人体内的微生物数量大约是自身细胞数的10倍，而一个成年人肠道大概有3斤重的微生物群落。
    
     人体肠道的微生物中，99%都是细菌，有上千种之多。

    
     肠道菌群平衡态是指各个菌的比例在肠道中处于一种动态的平衡，这也是保持健康的必须因素。调节平衡的一大有效方法就是补充一些有益菌，比如酸奶、奶酪等富含益生菌的食物或饮品。

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从土壤到人体肠道，从火山口到深海，它们无处不在

这个星球上，微生物们才是大爷

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