一、足跡遍满海、陸、空：

微生物（Microorganism）顧名思義，是微小的生物。例如需用可放大100倍的顯微鏡，才能看到的細菌（Bacteria）；真菌或黴菌（Fungus）（主要靠菌絲體吸收外界營養物質，常寄生在其他物體上。例如酵母菌、青黴菌，手癬、腳癬、蘑菇等）；病毒（Virus），大小為20-200毫微米（1毫微米是100萬分子1毫米），是世上最小的生物，需用可放大200萬倍的電子顯微鏡觀察。

有人用火箭在74 公里高空中，採集到微生物；在10公里深海的沉積物，發現每克中有800多萬細菌；在4公里深、在400大氣壓下、60℃ – 105℃處發現有硫酸還原細菌；在南極冰川293米深的岩石中，發現有真菌。

有些細菌是嗜熱細菌，並且只有在高溫下，才能生長得良好。有人在深海、溫度高達400℃的海底噴發物中，發現了嗜熱細菌。

有些細菌是嗜鹽細菌。一般情況，倘若細胞外的溶液濃度大於細胞液的濃度，細胞就會脫水致死。但嗜鹽細菌可產生大量溶質或從外面取得溶質來維持生活。例如有些 細菌的細胞質（一種無色透明的膠狀物質，介於細胞核與細胞膜之間），可分別再濃縮高濃度的氯化鉀或氯化鈉的细菌，以供應其細胞質中蛋白質的需要。

細菌這些奇異特性，是一切其他生物無法比擬的。

二、細菌的變異性：

細菌親代通過分裂產生的子代，若具有與親代相同的結構、繁殖、代謝及致病的表現，稱為遺傳性（Inheritance）；倘有不同表現，則稱為變異性（Variability）。

1.形態的變異：例如有些細菌有鞭毛（能迅速收縮、鬆弛，產生波浪運動，推進菌體）。在含1 %碳酸、用海產的石花菜所製成的瓊脂培養基中，失去鞭毛；在不含碳酸的培養基中，則鞭毛又可恢復。

2.毒力和抗原性的變異：例如將牛型結核桿菌在含有膽汁、甘油和馬鈴薯的培養基中，經200代長期培養，得到毒力大為減弱而抗原沒有改變、無毒、活菌的結核桿菌，即預防結核病的疫苗----卡介菌疫苗（BCG Vaccine）。（抗原（Antigen）進入人體或動物血液中，能使血清產生具有扺抗或殺死病菌（Germ）、病毒作用的蛋白質為抗體（Antibody）。它只能與相應的抗原起作用，例如傷寒患者體內所產生的抗體，只能對傷寒桿菌有效）。

3.菌落的變異：菌落是單個菌體或孢子在固體培養基上，生長、繁殖後所形成、肉眼可見的微生物群落。（群落：生存在一起、在一定生存條件相適應的動、植物的總 體。孢子：是低等動、植所產生的一種有繁殖或休眠作用的細胞，在離開母體時，即能形成新的個體。休眠：某些生物為了適應環境，生命活動幾乎停止。例如蛇在 冬季不吃不動；植物的芽在冬季停止生長）。

4.耐葯性（抗葯性）的變異：有些病菌對某些葯物敏感而具有耐葯性。例如青霉素原先對治療細菌性感染，有非常好的療效，但病菌逐漸生成耐葯性的青霉菌株而耐葯。

5.流行性感冒病毒的變異：流行性感冒（簡稱流感）的病毒有A、B、C三型，而以A型的變異最為突出，一般是10-25年有一次大的變異，產生新的毒株。人們對新的毒株缺乏免疫力（具有抵抗力，不患某種傳染病），又對新的病菌研究探索，研製新的疫苗，措手不及，從而流感猖狂地流行傳播，造成全球大流行。1918-1919年第一次全球大流行，患者約5億，死亡約兩千萬人；1946-1947年，1957-1958年，1968-1969年分別再發生了三次全球大流行！

非典呼吸道傳染病（Sars）的病毒，在2003年年初在全球蔓延。據世界衛生組織統計：截止2003年8月7日，它涉及32個國家，8,422人患病，919人死亡，死亡率約11%。

三、長壽的微生物：

有些微生物在一定條件下，在細胞內形成一個橢圓、耐旱、耐高溫、耐低溫、壁很厚的休眠體，叫作芽孢。微生物的休眠有利於微生物的保藏。例如有人用土壤保存1,234株桿菌，15年後，其存活率達95%。1983年埃及考古部門在開羅南部一個墓穴裏，發現含有活菌，2,200年前的發酵菌。

四、微生物的呼吸及吃食：

1.呼吸：微生物呼吸有好氧型，厭氧型、及好氧和厭氧兼有型。好氧型者缺氧即死亡。厭氧型者遇氧則在細胞內產生過氧化氫，破壞蛋白質和酶；它靠有機物分解而呼 吸。好氧和厭氧兼有型，例如酵母菌在有氧時，產生大量的酵母菌；在無氧時，就進行發酵，產生酒精、啤酒；而發酵實際上就是無氧呼吸。微生物獨特的呼吸方 法，使它們在生存競爭中，獨闢蹊徑，獨樹一幟。

2.吃食：細菌既無嘴又無消化器官，但它們的細胞質膜有選擇性地只讓本身需要的營養進入細胞。對小分子物質，例如水、二氧化碳、氧等。它們依靠細胞內外的濃度的差異，作為擴散的動力，使其經細胞膜進入細胞。至於其他物質，則用細胞膜外的透明性酶與物質結合，轉運到膜內。

微生物因具有不同的酶而口味各異，例如酵母菌喜歡吃麥芽糖、葡萄糖、石油，而對澱粉則不屑一顧。

生物界有生物體小而消耗比例多食物的規律。例如大腸桿菌每小時消耗自身重量2,000倍的糖；相當于一個成人消耗500年的糧食！

五、共生體：

真菌和植物的根形成共生體，叫作菌根。（共生體：兩種不同生物生活在一起，互存互利，缺一不可。例如白蟻腸內的鞭毛蟲，幫助消化白蟻吃的木纖維；白蟻供給鞭毛蟲營養。因此兩者都不能獨立生活而相依為命！）。

菌根從土壤中吸收水分和營養供給植物；植物分泌物質供給菌根作為營養。這共生合作關係，使植物更加茂盛。

六、微生物對人類的貢獻：

由病菌使人致病的有：例如肺炎、結核病、白喉、麻疹、天花、百日咳等。這些病菌在晴天比雨後的空氣中多；低空比高空多；夏季比冬季多；塵埃多的地方比清潔的地方多。

由病毒使人致病的有：例如麻疹、流感、流行性腮腺炎、傳染性肝炎、乙腦、風疹、猩紅熱，傷寒、脊髓灰質炎、Sars 等。

病毒分佈極廣，可感染所有的生物，目前共發現約有1,000種，其危害性遠遠超過病菌所引起的疾病。例如肉毒梭菌是肉毒梭菌產生的外毒素（病菌分泌到病菌體外的毒素）。肉毒梭菌廣泛地分佈在人、畜、魚腸道和糞便中，可引起植物性食物中毒，例如家庭濫製的臭豆腐、豆醬等;和動物性食品中毒，例如動物的肉類。這種外毒素是毒性最強的蛋白，0.0005毫克可使人致命！

但是有些微生物可被利用，對人類有貢獻，例如：

1.防止礦井中的瓦斯爆炸；瓦斯（Gas）主要的成分為可燃的甲烷（Methane CH4 ）。甲烷單毛桿菌以甲烷為食物，通過菌體的新陳代謝，成為簡單的有機物，有效地防止瓦斯爆炸；有成本低、效果好的優點。

2.淨化污水：工業廢水中的酚類，例如苯酚（Phenol C6H5OH），對人類毒害較大。一種芽孢桿菌可通過代謝作用使苯酚轉化為無害的醋酸，並以此為營養食物；淨化率可達99%。廢水中的汞是劇毒物質，會嚴重地損害人的大腦和神經系統，甚至使人死亡。魚吃了附著汞的水草或游生物，也會中毒。一種假單孢桿菌可吸收汞，再用特殊的酶系統將汞轉化，回收達90%的汞。

3.釀酒：

（1）葡萄酒：葡萄用破碎機成漿，放入酵母菌，在25℃-30℃，旺盛地發酵幾天產生乙醇（Alcohol, C2H5OH）。去渣，壓榨，過濾，放入桶中將新酒在10℃-15℃進行後發酵後，再裝瓶。

（2）啤酒：將大麥浸在水2-3天，吐出的麥芽形成大量的澱粉酶。澱粉酶將麥粉裏的澱粉溶解（即糖化，因澱粉在酵素作用下變成糖），形成大量的麥芽糖。煮好，過濾，加入啤酒花（由樹脂、芽香油及苦味物質所組成）。加入啤酒酵母，其豐富的麥芽酶將麥芽糖分解成葡萄糖。因有殘餘的糖，在0℃-2℃放置密閉罐中達1-4月，進行後發酵。

啤酒為低酒精度飲料（含有3%-4%乙醇），並含有人體需要的八種氨基酸，可增進食慾。全球啤酒種類，數以萬計。

4.乳酸菌飲料：有些人體內缺乏乳糖分解酶，無法消化乳糖（Milk Sugar 或Lactose，C12H22O11 .H2O）因而食用含有乳糖的食物（如牛奶）而腹瀉。若加入乳酸菌使牛奶中的乳糖分解成乳酸，則人喝牛奶不致腹瀉。乳酸菌在人體腸中可抑制不良的腸道細菌，對人的康健大有裨益。

糖分充足、蛋白質的質和量俱佳的牛奶，是非常好的乳酸菌發酵的培養基。乳酸菌將奶類中的乳糖分解為乳酸時，也產生一些其他酸性物質，從而導致pH值下降。當乳類蛋白質達到等電點（Isoelectric Point）時，（等電點：一種物質，在某一pH的溶液中，解離成陽離子和陰離子的程度相等，呈電中性，如牛奶蛋白質的等電點約在pH 4.5左右），蛋白質形成沈澱，類似果凍狀物，稱為“ 凝乳”， 即酸奶。可再加工，變成西方人和遊牧民族愛吃的奶酪（Cheese）。

乳酸菌是眾多有益的微生物中最有價值的一群，到目前為止，已有59種。製造泡菜、醬油、醬等都有乳酸菌的參與。製品中含有對人有益的活菌。

5.降低汽油凝固點：在寒冷地帶，汽油因其石臘凝結，使汽車機器不能發動，高空飛行的飛機發生事故。假絲酵母以石臘作為食物，消化、繁殖了大量菌體。分離，提取，可得凝固點為 -50℃、脫臘的石油，再提煉成汽油。

6.殺滅害蟲：

（1） 糧食：蟲害使人類每年損失成千上萬噸的糧食。農葯殺死害蟲，但也殺死益蟲；且農葯成分穩定，不易分解；若長期使用，則使農產品粘有毒物。害蟲易受微生物侵 襲，患病，甚至導致死亡。例如松毛蟲可將松樹的針葉吃得精光。白僵菌的孢子成熟後，在空中飄浮。當空氣濕度較大時，易粘附在害蟲體壁上。在適當溫度、濕度 下，孢子吸水，萌發出菌絲，溶解害蟲的幾丁質（或叫殼質，是有機化合物、質地堅硬、構成昆蟲甲殼的主要物質），將害蟲毒死。白僵菌對大豆食心蟲、玉米螟、 蘋果食心蟲、蝗蟲，亦有防治作用，且對人畜無害。

（2）茶葉：茶葉有消化、醒酒作用，是我國傳統的大批出口商品。化學農葯可降低茶葉的品質，且殘留在茶葉上，造成危害。茶小卷葉蛾可使茶葉減產甚至80％。從茶小卷葉蛾中分離出一種病毒，用以除蟲，安全有效，方法簡單，對人無害。

7.指示菌：

（1）勘探石油：石油的烴類物質，可由深處擴散到地壳表面。有些微生物專吃它們。從微生物繁殖的量，有助於勘探石油工作。

（2）防止二氧化硫毒氣：工業廢氣中的二氧化硫的毒性很強，可引起人的疾病甚至死亡。地衣是真菌和藻類的共生體，它對二氧化硫特別敏感而影嚮它的生長，從而獲得二氧化硫的信息。

（3）飲水檢測：飲用水的病原菌多來自病人糞便的大腸桿菌，若它在飲水中超過一定數量。則可標明飲水污染程度。 現代技術用同位素喂養細菌，製成示踪菌體，可確定菌體的位置和密度。

8.產生沼氣：沼氣中有60-70%可燃的甲烷，燃燒後的產物為二氧化碳、水，不會污染空氣。將人畜糞尿、雜草、落葉、農作物的桿、莖、葉，在無氧中，用沼氣細菌，使之發酵。發酵剩餘的泥渣、含有氮、磷、鉀肥料。

9.奇特功能：

（1）增高兒童身材：3,000名日本學齡兒童吃了加有0.5%賴氨酸（Lysine）的麵包，一年後身高平均增加5.7cm，體重平均增加4.4kg。1 噸的賴氨酸可節省125噸的飼料，相當於少種13公頃的飼料地。

（2）治病救人，防蟲除害：抗生素（Antibiotic）治療許多過去認為是絕症，並搶救病危者；已控制95%的細菌感染疾病。許多抗生素用於森林、果樹、家畜、家禽的防病除害。抗生素在微生物工業產品中，功效最好，總產值最多。

（3）酶製的洗衣粉：大多數的洗衣粉均有三聚磷酸鈉，污染水質，使水發臭。酶是由各種氨基酸所構成的一種特殊蛋白質，被稱為生物催化劑（Biocatalyst）。它能使動物、植物和微生物都產生酶。酶製劑洗衣粉主要有蛋白酶、脂肪酶、及纖維酶，可分別專吃蛋白質污垢，油脂污垢，纖維污垢；速度快，效力高，不污染環境，對人無害。

七、人體的防禦： 自然界有難以計數的病菌，使人致病，但人有很好的防禦系統，例如：人能分泌含有溶菌酶的眼淚，能使許多病菌喪生。人的唾液中含有大量的高效溶菌酶。人的鼻道中有粘液可黏住病菌，人打噴嚏將大量病菌排出。人的血小板（Blood Platelet）可分泌有殺菌能力的血小板溶素。人的白血球可分泌白血球溶菌素。人的胃有大量可殺菌的胃酸。人的淋巴細胞與病菌搏鬥。人的肝臟可將病菌分泌的毒素轉化為無毒物質。人的腸道中的微生物可合成人不可缺少的維生素B1，B2，B6，B12，K及多種氨基酸。

八、結語：

可使人致病的細菌稱為病原菌，但許多種細菌却對人有益。例如一種病毒的噬菌體戰勝病菌的精彩過程，人們用可放大200萬倍的電子顯微鏡，將這世上最小的生物、約一萬個排隊的總長度只有1毫米的病毒，一覽無餘，瞭如指掌。噬菌體有蛋白質外殼，被外殼包著的核酸（遺傳物質）,以及尾部有幾根尾絲。噬菌體有選擇性的敵對。例如大腸桿菌體只對大腸桿菌挑戰，對其他病菌則相安無事。尾絲牢固地吸附病菌。噬菌體分泌一種溶菌酶，使病菌的細胞壁被溶解成小孔，將核酸注入病菌，最後衝破了奄奄一息的病菌細胞壁，使之斃命！

隨著科學不斷進步，儀器不斷更新，開闊了人們的眼界。例如可怕的病毒可被利用殺死害蟲，為人們節約大量財富；正如水能載舟，也能覆舟。其契機在於如何興利除弊，化敵為友，造福人群。

微生物極微小，甚至小於塵埃，但結構小巧玲瓏，適應變化多端的環境，令人匪夷所思；能分辨病菌，令人驚嘆不已。科學愈昌明，愈能使人體會造物主創造的奇妙深邃，發人深省，令人心折首肯！

Reference:

http://www.springsf.org/big5_index.htm甘泉季刊第十三 期 2005年7.8.9