令人大開眼界的微生物助手

微生物在我們的藍色星球上無處不在，并與人類社會生活密切相關。人們在持續探索、熟知各類微生物習性的同時，微生物的諸多妙用亦在不斷被發現與挖掘。諸如“微生物云”的個體認定技術、微生物采油技術、微生物的食品發酵技術、微生物的塑料降解技術等，無疑都是微生物在諸多領域中廣泛應用的縮影。

1.鑒于“微生物云”的個體菌群特征，在犯罪現場調查時，若能采集到特定的樣本，便可幫助執法人員對犯罪嫌疑人的身份進行識別與認定

簡單來說，微生物就是人們難以用肉眼直接觀察到的微小生物的總稱。其包括了真菌、病毒、細菌、原生生物、部分藻類等在內的一大類群體。自從科學家在顯微鏡下清晰觀察到細菌和原生生物起，人類便就此打開了一條通往微生物世界的嶄新大門。

一般情況下，人們在生活中并不會意識到微生物的存在。但事實上，在我們生活的這個星球中，微生物無處不在，且數量巨大。僅以每一個個體而言，寄居于人體的微生物總量就達100萬億之巨！這一令人震驚的數字，比人體所有細胞總和的十倍還多！

微生物與人類社會和生活密不可分，被廣泛應用于工業、農業、食品、環保、醫藥、刑偵等眾多領域。加之科學研究的持續深入，微生物的諸多妙用也在不斷被發現與挖掘。

能把你從人堆里找出來的微生物云

就生物個體的特征而言，人們往往會想到指紋、筆跡、人臉、聲紋、虹膜、DNA等方式。這些技術手段借助的對象雖有所不同，但都是利用了其自身的特異性、穩定性與反映性，從而完成對某個特定個體的識別。除了前述技術手段外，科學家們目前已關注到另一種名為“微生物云”的新型個體認定方法。

美國俄勒岡大學的人體微生物研究團隊經實驗發現，在每個人的身體周邊，都有一片由微生物所組成的“云”所包圍。研究人員在實驗條件下，要求所有測試對象在無菌房間內站立四個小時。而后，研究人員會通過放置于測試對象周圍的空氣過濾器，來采集其1米范圍內的空氣樣本。此外，研究人員還會通過靜止放置于地面上的器皿，一并采集可能遺留在測試對象附近地面上的微生物。為了確保該實驗的可靠性并印證結果，研究人員招募了更多的測試對象進行了第二輪實驗。待測試對象處于無菌環境下一段時間后，研究人員便會采集相應的微生物樣本。

研究人員對樣本中的微生物DNA進行分析后，發現了諸多寄生于人體口腔、鼻腔、體表、腸道，甚至女性陰道內的細菌。更為神奇的是，研究人員發現這些飄浮于人體四周的微生物們并非“雜亂無章”，每個人身邊的“微生物云”，都有著自身獨特的個體菌群特征。

從“微生物云”中所含的特定細菌種類來說，這一研究發現可以幫助人們了解疾病傳播。譬如，在一些人的“微生物云”中發現的病毒或者寄生在健康人鼻腔或體表內的細菌，有助于研究人員分析、判斷某類疾病傳播的途徑。但“微生物云”的個人菌群專屬特性，更令其在人體認定，尤其是犯罪嫌疑人身份識別上有著極大的應用前景。法國著名犯罪鑒識專家埃德蒙·洛卡德曾提出過著名的物質交換原理，即根據案件現場中物質發生交換的性質與范圍，不僅可以將證據種類、現場部位與被害人相互連接，且可以與特定的活動進行聯系。研究人員認為，專屬“微生物云”同樣存在著物質交換的現象。人們的一舉一動之間，都會影響到身體四周的“微生物云”。當身邊有旁人經過，或者與他人發生接觸時，即意味著兩者之間的“微生物云”發生著交換。這種相互作用，每時每刻都發生在人們活動的空間里。

鑒于“微生物云”的個體菌群特征，在犯罪現場調查時，若能采集到特定的樣本，即可以幫助執法人員對犯罪嫌疑人的身份進行識別與認定。不過，這一新型技術目前仍處于持續探索階段?？紤]到作案人在犯罪現場上的停留時間較為有限，且處于開放環境中的犯罪現場容易受到各類因素的干擾與影響，故這一新型技術的準確性仍須加以進一步驗證。

可以“吞食”白色污染的微生物

塑料，可謂現代社會中堪比“雙刃劍”的一項發明。這一耐用、輕便、廉價的工業制品在給人類社會帶來極大便利的同時，也給人們身處的藍色星球帶來了極大的麻煩。每年世界范圍內都會制造出大量含聚對苯二甲酸乙二酯（PET）的難以降解的塑料瓶。全球近200個沿海國家和地區每年產生的塑料垃圾，就高達3億噸之多。巨量難以降解的白色污染，對于環境與生物都造成了無法估量的破壞與影響。

通常情況下，微生物及其攜帶的酶是負責生物降解工作的“主力軍”。但這一工作能力在白色污染面前，似乎就顯得力不從心了。諸多常見的塑料都是烴類物質在特定條件下聚合而成的化學產物，其化學結構對于自然界而言屬于外來新生事物，難以在自然界環境下及時、有效降解。從這一程度而言，即使是平時毫不起眼的一次性塑料水杯，都屬于“科技之產物”。由于缺少“吞食”塑料成分的微生物以及聚對苯二甲酸乙二酯（PET）具有的較強抗降解性，大量丟棄在海洋和街頭的塑料制品，即使超過了半個世紀之久也難以被分解。

針對已然成為全球性問題的白色污染，科學家也在思考如何對地球塑料垃圾進行清除。雖然普通的微生物難以“吞食”這些白色污染，但科學家仍沒有放棄從種類繁多的“分解者”——微生物中尋找可以有效“吞食”塑料制品的“超級微生物”。不過，要找到一種能夠“嗜吃”塑料的微生物，并非一件易事。有科學家“腦洞大開”，嘗試從白色污染物最為密集的區域尋找這種能夠“吞食”塑料的微生物。既然微生物想要在被白色污染物包圍的環境下生存，其是否已然進化出了一套“吞食”塑料以獲得營養與能量的生存技能呢？為此，科學家從一處塑料回收點收集了數百份包括土壤、廢水在內的被聚對苯二甲酸乙二酯（PET）污染的樣本。在實驗室環境下，研究人員將這些樣本與聚對苯二甲酸乙二酯（PET）材料予以混合并培養。最終，研究人員發現了一種具有降解PET材料能力的“超級微生物”。當這種微生物黏附在聚對苯二甲酸乙二酯（PET）材料表面時，其能夠分解出一種名為聚對苯二甲酸乙二酯（PET）降解酶的蛋白質，從而將PET材料予以有效降解，最后轉換成為兩種化學結構較為簡單的有機物——對苯二甲酸、乙二醇。相較于聚對苯二甲酸乙二酯（PET），對苯二甲酸和乙二醇不僅是有用的工業原料，且比白色污染的處理要容易得多。

盡管能夠分解聚對苯二甲酸乙二酯（PET）降解酶的“超級微生物”目前同樣處于實驗室研究階段，但在藍色星球的白色污染問題進一步惡化面前，人們或許手中又多了一種新型武器。

2.聚對苯二甲酸乙二酯（PET）具有的較強抗降解性，使得大量丟棄在海洋和街頭的塑料制品，即使超過了半個世紀之久也難以被分解

3.塑料，可謂現代社會中堪比“雙刃劍”的一項發明。這一耐用、輕便、廉價的工業制品在給人類社會帶來極大便利的同時，也對人們身處的藍色星球造成了極大的麻煩

能幫你采油的微生物

不可否認，石油是現代社會的重要支柱。蘊藏在自然界中的石油，不少需要通過對油田進行開采來獲取石油。當油田在開發之初時，由于油多且厚，底下壓力大，石油甚至可以“自噴”而出。隨著開采年份的增加，地下壓力逐漸變小，人們就需要向地下注水來進行“驅油”，并使用專門設備進行抽油。再過段時間，油田就會逐漸趨于“枯竭”。然而，這并不意味著油田中的石油真的已經枯竭，而是那些容易開采的石油被開采殆盡了。事實上，這些油田中仍蘊含著豐富的石油儲量，只不過這些石油用傳統方法難以開采。

為了能繼續開采這些油田中的石油，科學家們找到了微生物來幫忙。就生物性質來說，微生物多為兼氧菌，無論是在無氧，或是有氧的環境下，微生物都可以存在。它們身處地下時，主要靠石油作為營養來源。通過將微生物與營養源注入地下油層，令微生物得以在其中存活、繁殖。在數千米的地底環境中，微生物可以將石油大分子鏈轉變為小分子鏈。這一微生物采油技術，不僅能夠降低石油的黏度、改善石油的性能，還能提升石油在地層空隙中的流動性。眾所周知，在采油的過程中，油井的井壁會被石蠟、泥沙等物質堵塞，進而影響到正常的石油采收率。加入微生物后，其可以將石蠟等物質有效分解，將井壁或地層空隙被堵塞的區域重新疏通。

微生物在自然界環境下隨處可見，通過微生物將大分子降解成小分子，其代謝產物不會造成環境的二次污染。因此，利用微生物進行采油的技術，堪稱綠色采油方式。相較于其他化學采油技術，微生物采油技術不會受到油田區域的限制。此外，微生物采油技術的成本也較為低廉。人們在使用化學試劑時，往往只能沿著沿線的孔隙管道來輸送。但微生物采油技術則不會受此限制。微生物作為一種生物體，有著生存與繁殖的需求，故微生物不得不四處尋找營養物質，從而可以到達更為廣闊的區域。

讓食物更加美味的微生物

腌醬瓜、泡菜、臭豆腐等食物的口感，似乎源自其自身的獨特味道。譬如，原本平淡無奇的白菜，在經過腌制做成泡菜后，其口感瞬間變得酸爽可口。不過，到底是什么讓這些食物變得更加味美的？正是由于細菌與真菌等微生物的作用，才讓人們有了更為飽滿的味蕾體驗。

食品科學研究表明，食物中通常含有的脂肪、蛋白質、碳水化合物等營養元素，其體積往往相對較大，難以對人們的味覺與嗅覺帶來刺激。不過，食物中所含有的微生物為了自身所需，會將前述大分子降解成脂肪酸、糖類、氨基酸等小分子。隨著分子體積的減少，人們得以享受到食物的味蕾體驗。此外，微生物為了實現其信息交流等需求，還會合成一些化合物。這些化合物的存在，同樣能夠令食物產生獨特的口感與味道。

4.乳酸類細菌產生的“代謝廢物”不僅能夠令泡菜的口味更為醇厚，且能使得一些常見的致病菌難以在食物中存活

5.路凱夫青霉菌能夠讓路凱夫奶酪擁有特殊的辛辣香氣。奶酪工人將路凱夫青霉菌加入牛奶后，其便開始了繁殖過程，并在奶酪中留下藍色的紋路

利用微生物進行食物的發酵與烹飪，在當下已越來越受到人們的關注。譬如，在奶酪的生產與制作過程中，微生物往往會起到極為重要的口感調節作用。更為神奇的是，在各類青霉菌中，有兩種即是以奶酪的名字來加以命名的。路凱夫青霉菌（Penicillium roqueforti）能夠讓路凱夫奶酪擁有特殊的辛辣香氣。奶酪工人將路凱夫青霉菌加入牛奶后，其就開始了繁殖過程。為了確保菌群生長所需要的氧氣，工人們會用金屬針刺在奶酪表面戳出孔洞。路凱夫青霉菌則順著這些小孔生產，并在奶酪中留下藍色的紋路。另一種卡芒貝爾青霉菌（Penicillium camemberti），則會在卡芒貝爾奶酪上留有美麗的白色斑紋。有美食家評論到，卡芒貝爾青霉菌在奶酪中的繁殖，不僅會為奶酪帶來諸如蘑菇般的香味，更能令奶酪具備黏稠、柔軟的質感。

微生物的生產與繁殖，的確能夠令食物更加美味。但更為神奇的是，對于某些微生物而言，促使食物變得可口的可能只是其自身的“代謝廢物”。壽司可謂利用乳酸類細菌進行發酵的典型范例之一。誠然，現代壽司多在品嘗時，加入少許的醋使之變酸，但傳統的壽司酸味則是由乳酸類細菌發酵所產生。此外，泡菜也是口感極為獨特的一類食物。乳酸類細菌產生的“代謝廢物”不僅能夠令泡菜的口味更為醇厚，且能使得一些常見的致病菌難以在食物中存活。就乳酸類細菌生存、繁殖的環境來說，其是微生物中少數能夠耐受低氧與高鹽環境的類別。這些細菌適應了所處環境后，就會大量產生乳酸，而其他大多數細菌則難以在這樣的環境下存活。舊金山的酸面包，無疑是當地的一種特色食品。這種面包的特殊口感，同樣源自一種名為腸膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）的乳酸菌的發酵產物。微生物中，能夠產生乳酸的細菌足足有幾百種，其可以將糖類轉化為乳酸。對于此類微生物來說，乳酸只是其自身的代謝重點，或者直接即可稱之為“代謝廢物”。