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[转载]微生物在人类历史和社会发展中的重要作用(2021.8.16)

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微生物在人类历史和社会发展中的重要作用

2021年08月16日 10:59 新浪网 作者 人民资讯

薛达元. 微生物在人类历史和社会发展中的重要作用[J]. 人民论坛,2021(22):16-18.

https://kns.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CJFD&dbname=CJFDLAST2021&filename=RMLT202122003 

【摘要】微生物与人类生活息息相关,极大地影响了人类的健康与生存。微生物可以通过产业化经营促进地方社会经济发展,在生物制药方面发挥拯救人类生命的作用,也能在改善生态环境方面发挥重要作用。微生物在给人类带来福祉的同时,也可能对人类文明进程造成重大影响。随着现代生物技术的发展和生物安全治理的加强,微生物与人类和谐共处的新时代正在到来。

【关键词】微生物 人类历史 社会发展

【中图分类号】Q938.1 【文献标识码】A

http://k.sina.com.cn/article_7517400647_1c0126e4705901991k.html 


  微生物是地球上最为丰富多样的生物资源,其种类数量仅次于昆虫,是生命世界里的第二大类群。微生物包括所有的病毒和原核生物,真核生物中的显微藻类、原生动物和菌物等类群,是构成地球生物圈的重要组成部分。微生物拥有地球生物的所有营养类型,是生命有机物质重要的合成者和分解者,在地球化学循环中占据不可替代的作用。微生物是分布最为广泛的生命形式,占据着地球上所有的生境,以腐生、共生及寄生等形式与动植物及其他微生物发生广泛的联系,对于自然生态系统的产生、稳定和持续演化起到至关重要的作用。

  微生物与人类生活息息相关

  微生物广泛地存在于人类生存的环境中,与人类的生产和生活十分密切。人类在长期的生产生活实践中,不断认识到微生物的存在和价值,并与微生物共存发展。

  微生物的利用常见于我们的日常生活,例如用酵母发面蒸馒头是日常生活中最常见的传统工艺,老面的主要作用成分是酵母,还含有一些杂菌,如乳酸菌、大肠杆菌等。酵母是一种天然的、可食用的和营养丰富的单细胞微生物。此外,发酵后的酵母还是一种很强的抗氧化物,可以保护肝脏,有一定的解毒作用。酵母里的硒、铬等矿物质能抗衰老、抗肿瘤、预防动脉硬化,并提高人体的免疫力。发酵后,面粉里的一种影响钙、镁、铁等元素吸收的植酸可被分解,从而提高人体对这些营养物质的吸收和利用。微生物也可以用来制作腐乳,其中用到的微生物是毛霉,它通过将蛋白质分解成容易消化吸收的氨基酸,将脂肪变成甘油和脂肪酸,获得丰富可口的腐乳。发酵是利用微生物的生命活动使粮食水果等的成分发生较大的改变,使食品的营养成分更容易吸收,风味也更丰富,人类生活已经离不开发酵食品。我国民间所说的开门七件事:柴、米、油、盐、酱、醋、茶,其中酱醋两样就是微生物的贡献。微生物可改变人们的生活习惯,也处处影响着人们的饮食方式,与人类生活息息相关。

  微生物产业促进了社会经济发展

  微生物中绝大多数种类有益于人类,可在医药、食品、工农业等领域,直接或间接地为人类提供极其丰富的物质财富,并为地方经济的繁荣发展发挥特别的作用。

  一些高等真菌在工业生产中已得到广泛应用,如毛壳属和木霉属的许多种类被用于生产纤维素酶,黑曲霉被用于生产淀粉酶。许多微生物种类可供人类直接食用。我国已经报道食用菌种近1000个,药用菌种超过500个。目前,国内已经开始人工栽培的食药用菌超过100种,形成规模栽培的种类有30种以上,尚有大量的野生食药用菌有待开发。在中国,食用菌已成为一个重要产业。虽然中国食用菌品类众多,但产量结构上仍以香菇、黑木耳、平菇、双孢蘑菇、金针菇等为主。另有一些保健和药用菌产业,虽然产量不高,但价值很高,如冬虫夏草及其相关产品年产值可达100亿元以上;而灵芝和蛹虫草等药用真菌人工栽培和活性代谢产物发酵也已形成巨大产业。

  微生物在工农业生产与污染防治领域也得到广泛应用。自20世纪90年代以来,我国大庆、胜利、辽河、大港和中原等大型油田加快了微生物采油技术的引进、研发和推广,已初显成效。国内微生物冶金的研究始于20世纪60年代,目前相关技术已被应用于铜、铀、金、镍、钴、锌、铝等有色金属的规模开采和提炼及煤炭的脱硫。

  微生物及其技术在环境保护领域的应用越来越广泛,选育并开发了大批用于环境治理的微生物菌株及相关菌剂,展现出广泛的应用和发展前景,如污水处理、土壤污染物降解、有机废弃物的堆肥等。微生物用于土壤污染修复的基本原理是,通过土壤中天然存在的微生物或人为添加的微生物能降解或转化土壤中的有机污染物,以实现土壤功能的恢复或改善。

  微生物在创立地方品牌产品中发挥独特作用。一些以微生物利用为核心技术的品牌产品得到长足的开发,极大地推动了地方经济发展。例如,对贵州省经济举足轻重的茅台酒,其生产工艺与当地丰富的微生物资源密切相关。另有研究表明,在云南普洱茶的生产过程中,大量微生物种类参与了发酵过程。从茶窖环境中分离的微生物和茶叶内生菌进行培养和分子鉴定的结果显示,在茶窖环境中经分离纯化共得到157株细菌、119株真菌和163株茶叶内生菌;茶窖中长期累积的菌斑鉴定结果显示,大部分为曲霉属,数量最多的是黑曲霉。

  许多微生物可用于医药,对人类健康有很大帮助。例如,一些植物内生真菌能够产生具有药理活性的代谢产物,如红豆杉内生真菌产生的紫杉醇具有显著的抗癌功效。超过50%的地衣种类含有地衣聚糖和松萝酸等特有的抗菌和抗癌的活性物质,地衣在医药领域具有巨大的潜在应用价值。近年来的研究表明,某些类群的黏菌也具有一定的抗革兰氏阳性细菌或抗癌活性,黏菌也有望成为天然生物活性产物的新来源。

  青霉素等抗生素是菌物生长过程中的代谢产物,可以抑制多种有害细菌的生长,对人和动物却无毒。青霉素的发现和应用,加速了第二次世界大战的结束,拯救了数以千万人的生命。青霉素不仅为世界带来了一个年产值达数百亿美元的抗生素产业,而且使人类的平均寿命延长了10年。自从青霉素被发现以后,在短短几十年的时间里,一大批新型抗生素相继问世,如金霉素、头孢菌素、土霉素、红霉素、制霉菌素、卡那霉素等。这些抗生素的发现极大地增强了人类抵抗细菌感染的能力,显著延长了人类寿命。目前,我国已拥有抗生素企业200多家,年产量约15万吨,总产量居世界第一位。

  微生物还用于研制疫苗,人们将各种病原微生物收集起来,通过一些特定的方式让他们的毒性降低,并用制作药剂类似手段制备各种疫苗,用于人体免疫,使人体对于疟疾、天花、肺结核、肺炎等多种流行传染疾病产生免疫力。

  微生物疫病干预了人类文明进程

  微生物在为人类造福的同时,也会给人类社会造成巨大灾难。病原微生物威胁人们的生命安全,各种腐烂、霉变和动植物病害会造成经济损失和生态破坏。微生物在人类健康方面具有两面性,既能造福于人类健康,也能对人类健康造成重大灾难,并以难以置信的方式干预人类文明的进程,尤以疫病更为严重。

  疫病微生物的家族很大,已知的就有细菌、病毒、真菌、衣原体、立克次体、支原体、朊病毒、螺旋体和寄生虫9类。人类历史上最致命的十大传染病都是微生物引起的,即疟疾、天花、西班牙流感、肺结核、黑死病、艾滋病、霍乱、斑疹伤寒、麻疹、猩红热等,疟疾致死人数达3亿,天花致死人数达5亿,说明这些烈性传染病对人类的生存造成了巨大威胁。

  历史上疫病流行造成人口大量减少。历史上经常发生的细菌和病毒引起的疫病等流行病是对人类健康最大的威胁,这种威胁可追溯到有文字记录的最早时代,古巴比伦王国流传的英雄史诗《吉尔伽美什史诗》中记载了瘟疫对于人类文明的重大影响。作为希腊文明的继承者,罗马帝国在公元165年到180年间也遭受了流行病的侵袭,这次被称作安东尼时期黑死病的疾病流行造成了感染区内1/4-1/3人口死亡,为罗马帝国的灭亡拉开了序幕。1348年到1361年流行的黑死病是欧洲历史上最具毁灭性的流行病,也是中世纪医学史上最大的灾难,一次黑死病暴发使欧洲人口减少了1/4,并使欧洲的人均寿命从原本已经很短的30岁缩短至20岁。这次流行疫病的发生深刻地动摇了中世纪的西方文明。另外,第一次世界大战末期在美国始发的流感,导致全世界约10亿人感染,约4000万人死亡,比第一次世界大战死亡人数还多。

  本世纪重大疫病对社会经济造成重大负面影响。进入本世纪已发生的多起传染病以及与生物安全、生物恐怖相关的事件,表现出发生频率加快、损害加重的特点。如2003年严重急性呼吸系统综合征(非典型性肺炎,SARS),2009年发生的甲型H1N1流感,2012年和2015年发生的中东呼吸综合征(MERS),2014年和2018年发生的埃博拉疫情,以及2015年发生的寨卡病毒等,都对世界上许多地区和国家造成人员和财产的重大损失,迟滞了全世界许多国家的社会经济发展进程。

  新冠肺炎疫情是当今世界正在发生的最严重流行性疫病,已在世界各国蔓延近2年时间,尚未得到有效的控制。至2021年8月6日,全球100多个国家已有超过2亿人口感染了新冠肺炎,死亡人数超过420万。新冠肺炎的大流行致使人类健康受到极大伤害,并造成全球经济的大幅萎缩。

  微生物在生活中无处不在,它们往往因为过于渺小被人类忽视,但却与人类的生活息息相关,联系紧密。微生物影响着人类的生活习惯、身体健康,影响着人类的茶酒文化,也在生态环境保护中起到不可替代的作用。如此说来,微生物也是生命共同体中的一员。然而,微生物的世界过于庞大,人类对其认识仍然十分有限。疫情肆虐给人类敲响了警钟,一次次扭转着人类历史进程,变革着人类生活和社交习惯,在改变和塑造人类历史的进程中发挥重要作用。

  近年来疫病的频繁发生,警示人类要重构、重建、重塑人类与微生物、尤其是病原微生物之间的关系。因此,需要从生物本身应有的生存空间与生存逻辑角度,辩证分析并重构人与病毒、人与菌群之间的平衡关系,从人菌共生、人菌共赢的角度出发,通过改善人体共生微生态环境,提高人体免疫力,为传染病防控和生物安全提供新思路。

  随着现代生物技术的发展和生物安全治理力度的加强,微生物的利用前景将更加广阔,控制微生物灾害的技术手段和管理策略也会不断增强。2021年4月15日,《中华人民共和国生物安全法》正式实施,标志着中国在微生物安全使用和管理的新时代已经到来。研究和保护微生物多样性,趋其利而避其害,是生物学研究领域一项永恒的主题。

  (作者为中央民族大学生命与环境科学学院教授;北京生物多样性保护研究中心研究员白加德对本文亦有贡献)

  【参考文献】


  ①谢梁毅:《浅析微生物与人类生活的联系》,《科技风》,2018年第34期。

  ②高吉喜、薛达元等:《中国生物多样性国情研究》,北京:中国环境出版集团,2018年。

  ③彭邦良:《微生物技术在环境保护领域的应用概况》,《绿色科技》,2021年第4期。

  ④杨瑞娟、王桥美等:《茶窖中微生物群落分布多样性及普洱茶内生菌和茶品质的研究》,《热带农业科学》,2021年第6期。

  ⑤张大庆:《病毒与人类文明》,《中国科学报》,2020年3月12日。

  ⑥张成岗:《从人菌共生的角度探讨生物安全与传染病防控的新思路》,《科技导报》,2020年第15期。

  责编/潘丽莉 赵橙涔 美编/李祥峰




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