微生物的特征

在生命世界中，各種生物的體形大小相差極大。植物中的紅杉高達(dá)350米，動(dòng)物中的藍(lán)鯨長(zhǎng)達(dá)34米，而我們今天知道的最小微生物是病毒，如細(xì)小病毒的直徑只有20納米（1納米為百萬(wàn)分之一毫米）。

微生物一般指體形在0.1毫米以下的小生物。個(gè)體微小的特性使微生物獲得了高等生物無(wú)法具備的五大特征，即體積小面積大、吸收多轉(zhuǎn)化快、生長(zhǎng)旺繁殖快、適應(yīng)強(qiáng)變異頻、分布廣種類多。

體積小，面積大

微生物的個(gè)體極其微小，必須借助顯微鏡放大幾倍、幾百倍、上千倍，乃至數(shù)萬(wàn)倍才能看清。表示微生物大小的單位是微米（1米＝106微米）或納米（1米＝109納米）。

用細(xì)菌中的桿菌為例可以形象地說(shuō)明微生物個(gè)體的細(xì)小。桿菌的寬度是0.5微米，因此80個(gè)桿菌“肩并肩”地排列成橫隊(duì)，也只有一根頭發(fā)絲的寬度。桿菌的長(zhǎng)度約2微米，故1500個(gè)桿菌頭尾銜接起來(lái)僅有一顆芝麻長(zhǎng)。

我們知道，把一定體積的物體分割得越小，它們的總表面積就越大，可以把物體的表面積和體積之比稱為比表面積。如果把人的比表面積值定為1，則大腸桿菌的比表面積值竟高達(dá)30萬(wàn)！這樣一個(gè)小體積大面積系統(tǒng)是微生物與一切大型生物在許多關(guān)鍵生理特征上的區(qū)別所在。

吸收多，轉(zhuǎn)化快

由于微生物的比表面積大得驚人，所以與外界環(huán)境的接觸面特別大，這非常有利于微生物通過(guò)體表吸收營(yíng)養(yǎng)和排泄廢物，就使它們的“胃口”十分龐大。而且，微生物的食譜又非常廣泛，凡是動(dòng)植物能利用的營(yíng)養(yǎng)，微生物都能利用，大量的動(dòng)植物不能利用的物質(zhì)，甚至劇毒的物質(zhì)，微生物照樣可以視為美味佳肴。如大腸桿菌在合適條件下，每小時(shí)可以消耗相當(dāng)于自身重量2000倍的糖，而人要完成這樣一個(gè)規(guī)模則需要40年之久。如果說(shuō)一個(gè)50公斤的人一天吃掉與體重等重的食物，恐怕無(wú)人會(huì)相信。

我們可以利用微生物這個(gè)特性，發(fā)揮“微生物工廠”的作用，使大量基質(zhì)在短時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)化為大量有用的化工、醫(yī)藥產(chǎn)品或食品，為人類造福，使有害物質(zhì)化為無(wú)害，將不能利用的物質(zhì)變?yōu)橹参锏姆柿稀?/p>

生長(zhǎng)旺，繁殖快

微生物以驚人的速度“生兒育女”。例如大腸桿菌在合適的生長(zhǎng)條件下，12.5-20分鐘便可繁殖一代，每小時(shí)可分裂3次，由1個(gè)變成8個(gè)。每晝夜可繁殖72代，由1個(gè)細(xì)菌變成4722366500萬(wàn)億個(gè)（重約4722噸）；經(jīng)48小時(shí)后，則可產(chǎn)生2.2×1043個(gè)后代，如此多的細(xì)菌的重量約等于4000個(gè)地球之重。下面的表格列出了幾種微生物的代時(shí)（分裂1次所需的時(shí)間）和每日增殖率。

當(dāng)然，由于種種條件的限制，這種瘋狂的繁殖是不可能實(shí)現(xiàn)的。細(xì)菌數(shù)量的翻番只能維持幾個(gè)小時(shí)，不可能無(wú)限制地繁殖。因而在培養(yǎng)液中繁殖細(xì)菌，它們的數(shù)量一般僅能達(dá)到每毫升1－10億個(gè)，最多達(dá)到100億。盡管如此，它的繁殖速度仍比高等生物高出千萬(wàn)倍。

微生物的這一特性在發(fā)酵工業(yè)上具有重要意義，可以提高生產(chǎn)效率，縮短發(fā)酵周期。

適應(yīng)強(qiáng)，變異頻

微生物對(duì)環(huán)境條件尤其是惡劣的“極端環(huán)境”具有驚人的適應(yīng)力，這是高等生物所無(wú)法比擬的。例如，多數(shù)細(xì)菌能耐0℃到－196℃的低溫；在海洋深處的某些硫細(xì)菌可在250℃-300℃的高溫條件下正常生長(zhǎng)；一些嗜鹽細(xì)菌甚至能在飽和鹽水中正常生活；產(chǎn)芽孢細(xì)菌和真菌孢子在干燥條件下能保藏幾十年、幾百年甚至上千年。耐酸堿、耐缺氧、耐毒物、抗輻射、抗靜水壓等特性在微生物中也極為常見。

微生物個(gè)體微小，與外界環(huán)境的接觸面積大，容易受到環(huán)境條件的影響而發(fā)生性狀變化（變異）。盡管變異發(fā)生的機(jī)會(huì)只有百萬(wàn)分之一到百億分之一，但由于微生物繁殖快，也可在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量變異的后代。正是由于這個(gè)特性，人們才能夠按照自己的要求不斷改良在生產(chǎn)上應(yīng)用的微生物，如青霉素生產(chǎn)菌的發(fā)酵水平由每毫升20單位上升到近10萬(wàn)單位，利用變異和育種得到如此大幅度的產(chǎn)量提高，在動(dòng)植物育種工作中簡(jiǎn)直是不可思議的。

分布廣，種類多

雖然我們不借助顯微鏡就無(wú)法看到微生物，可是它在地球上幾乎無(wú)處不有，無(wú)孔不入，就連我們?nèi)梭w的皮膚上，口腔里，甚至腸胃道里，都有許多微生物。85公里的高空、11公里深的海底、2000米深的地層、近100℃（甚至300℃）的溫泉、零下250℃的環(huán)境下，均有微生物存在，這些都屬極端環(huán)境。至于人們正常生產(chǎn)生活的地方，也正是微生物生長(zhǎng)生活的適宜條件。因此，人類生活在微生物的汪洋大海之中，但常常是“深在菌中不知菌”。微生物聚集最多的地方是土壤，土壤是各種微生物生長(zhǎng)繁殖的大本營(yíng)，任意取一把土或一粒土，就是一個(gè)微生物世界，不論數(shù)量或種類均很多。在肥沃的土壤中，每克土含有20億個(gè)微生物，即使是貧瘠的土壤，每克土中也含有3－5億個(gè)微生物。

空氣里懸浮著無(wú)數(shù)細(xì)小的塵埃和水滴，它們是微生物在空氣中的藏身之地。哪里的塵埃多，哪里的微生物就多。一般來(lái)說(shuō)，陸地上空比海洋上空的微生物多，城市上空比農(nóng)村上空多，雜亂骯臟地方的空氣里比整潔衛(wèi)生地方的空氣里的多，人煙稠密、家畜家禽聚居地方的空氣里的微生物最多。早在60年前我國(guó)有一位年輕人，就曾經(jīng)乘飛機(jī)在160米到5300米的高空采集過(guò)微生物，發(fā)現(xiàn)都有微生物在活動(dòng)，不過(guò)在160米高空的微生物比5300米處要多100倍。

各種水域中也有無(wú)數(shù)的微生物。居民區(qū)附近的河水和淺井水容易受到各種污染，水中的微生物就比較多。大湖和海水中，微生物較少。

從人和動(dòng)植物的表皮到人和動(dòng)物的內(nèi)臟，也都經(jīng)常生活著大量的微生物。如大腸桿菌在大腸中清理消化不完的食物殘?jiān)?，所以，在正常情況下，還是人腸道缺少不了的幫手呢！把手放到顯微鏡下觀察，一雙普通的手上帶有細(xì)菌四萬(wàn)到四十萬(wàn)個(gè)，即使是一雙剛剛用清水洗過(guò)的手，上面也有近三百個(gè)細(xì)菌。人們?cè)谖帐謺r(shí)，會(huì)把許多細(xì)菌傳播給對(duì)方，所以握手也能傳播疾??！幸好大多數(shù)微生物不是致病菌，否則后果將不堪設(shè)想。

微生物種類繁多。迄今為止，我們所知道的微生物約有10萬(wàn)種，有人估計(jì)目前已知的種只占地球上實(shí)際存在的微生物總數(shù)的20%，微生物很可能是地球上物種最多的一類。微生物資源是極其豐富的，但在人類生產(chǎn)和生活中僅開發(fā)利用了已發(fā)現(xiàn)微生物種數(shù)的1%。