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不要把微生物当敌人,给你七个和微生物做朋友的理由

2022-08-31 05:26:52      点击:

微生物是指我们无法用肉眼观察的微小生物,包括细菌、真菌、病毒、古细菌和原生生物等。它们有多种形状和大小,包括球状、杆状、螺旋状和丝状等。除了微小之外,这五种主要的微生物有着很大的区别。细菌和原生生物是单细胞生物,真菌可以是多细胞的,而病毒没有自己的细胞,人们甚至还在争论病毒是否应该被认为是一种有生命的有机体。


一直以来,每当我们提到微生物,都会把它们当做一种潜在的威胁,我们一直都被教导把微生物看作是一种需要对抗的东西,它们有害,甚至可能很危险,我们关心的只是如何摆脱它们,对于微生物一直主张“见一个杀一个”。虽然有些微生物确实对我们的健康有害,但是绝大多数实际上对我们的身体无害,甚至非常有益。


我们生活的地球上充满了微生物,在土壤中、在海洋里、在动植物上、在人体内……它们在人类、动植物、土壤和海洋的健康中发挥着至关重要的作用。我们应该像爱我们自己一样爱上这些微生物,和它们交朋友,今天,我们分享一些它们值得我们爱上的理由。


1、微生物是地球上最古老的居民


我们都被教导要尊重长者,其实单细胞微生物被誉为地球上最古老的居民,早在35亿年前就出现了。从那时起,微生物就成功地占领了这个星球。自以为是地球主宰的现代人类其实仅仅存在了20万年,换句话说,人类只存在了地球历史的4/100000。


在高山上,在海洋深处,甚至在大气层深处都发现了各种各样的微生物。我们常说“恐龙时代”或“人类时代”,但其实我们现在生活在“细菌时代”,我们的星球一直处于“细菌时代”。


细菌可以在地球上最极端的环境中生存,从冰川到火山都可以找到它们的身影。这些最顽强的微生物被称为极端微生物,其中一些以硫为食,不需要任何光线。有些细菌可以吸收放射性铀废料,利用它们作为能量。


2、微生物对地球的健康至关重要


许多微生物集合在一起形成微生物群落,对它们栖息的整体环境的健康至关重要,无论是植物、动物、土壤还是海洋。


例如,土壤微生物可以从大气中捕获氮,并将其转化为植物生长所需的营养。在这个过程中,微生物还能将大气中的温室气体降至最低,对抗全球变暖。


地球上最大的微生物群落之一是海洋,据说一升海水中含有大约10亿个细菌和100亿个病毒,微生物占据了海洋生物量的98%。生活在海洋中的微生物不仅可以调节海水的酸度,而且它们还提供了世界上一半以上的氧气供应。


这种产物主要来自于海洋中具有光合作用能力的浮游生物和细菌。其中,原绿球藻(Prochlorococcus)是目前人类知道的地球上体型最小的光合自养生物,它产生了我们整个生物圈中20%的氧气。此外,海洋微生物是温室气体的主要处理者,这意味着它们可能有助于缓解全球变暖。


3、微生物可以将环境的破坏降至最低


细菌可以任何东西为食,包括硫,甚至细菌之间也会相互吞食。事实证明,一些海洋细菌也可以以石油为食,至少有7种细菌仅靠石油生存。一些海洋细菌物种,包括海杆菌属和海洋螺菌科细菌,也可以吃石油化合物作为它们饮食的一部分。


研究人员将这一过程称为石油生物降解,这在2010年墨西哥湾深水地平线石油泄漏事件后被证明是非常有用的。在这次事故中,500万吨轻质原油泄漏到海洋中,持续泄漏到环境中长达三个月之久,给沿岸和海洋带来了毁灭性灾难。在事故发生后,研究人员观察到大量细菌物种可以代谢油脂,并对环境的破坏降至最低。


2016年,日本研究人员发现了一种能够以PET塑料为食的细菌,并命名为ideonella sakaiensis。这种特殊的细菌是在日本的一处垃圾掩埋场中发现的,它在那里自然进化出了降解塑料的能力,能够把塑料PET分解成有机小分子。


科学家们经过提炼优化,首先揭示了第一种酶叫PETase水解酶,可以使PET分解速度加快约20%;后来又开发出一种MHETase水解酶,不断提升PET生物降解的可能性。再后来,科学家们将这两种酶结合起来做了改进,成功地将塑料垃圾的生物降解速度提高了6倍。


同年,一家名为Carbios的法国“绿色化学”公司宣布,他们设计了一种源自ideonella sakaiensis的突变酶,能够在短短几小时内分解PET塑料瓶。为了在工业规模上利用这种酶,该公司已与百事可乐和欧莱雅等公司合作,希望到2025年大规模利用这项技术,在国际上全面推广。


虽然还有很多挑战需要克服,但改良细菌是解决全球塑料污染危机的一个极具潜力的方法。


4、微生物可以通过发酵提高食物的营养价值


发酵是一种古老的食品制备技术,也是保存食物最古老的方法之一,已有几千年的历史。自有历史记载以来,就发现了人类食用微生物发酵食品的证据。在发酵过程中,微生物自然地改变了食物的成分,创造出不同的质地、风味和香味,其中最常见的是乳酸菌。


研究表明,富含发酵食品的饮食,比如泡菜、酸菜、康普茶和开菲尔等,可以减少炎症,增加肠道菌群的多样性。所有这些食物都含有有益微生物,包括细菌和酵母。


然而,并非所有发酵食品都含有活性微生物。一些发酵食品经过加工,比如巴氏杀菌、烘焙或过滤,会杀死活的微生物。啤酒、酵母面包、葡萄酒和酱油等都属于这一类。


此外,发酵过程可以改变食物的营养结构,增加它们的维生素含量和消化率。即使微生物被杀死,这些益处仍然存在。


5、微生物可以帮助制造救命的药物


糖尿病患者每天需要注射胰岛素来调节血糖水平,但这些胰岛素是怎么来的呢?


以往,研究人员会从猪或牛的胰腺中提取胰岛素,但是这种方法获得的胰岛素严重供应不足,并可能产生某些副作用。


现在,绝大多数胰岛素是通过将人类编码胰岛素的基因转入细菌和酵母中来制造的。这些转基因的微生物会大量转录和合成这种激素,然后被提取出来。


细菌制造的胰岛素不仅增加了生产规模,而且它产生的副作用也比来自动物的胰岛素要少得多。


6、微生物可以支持我们的免疫、代谢和肠道健康


从丛林到草原,从冰川到火山,都存在着非常丰富的微生物,人体也不例外。


我们人体携带有数以万亿计的微生物,其中绝大多数生活在我们的肠道中,包括细菌、真菌、病毒、古细菌和原生生物。这些微生物的数量远远超过人类自身细胞的数量,重量可达1.5-2公斤。肠道微生物所编码的基因是人类自身基因组的近150倍,也经常被称为“第二基因组”。


细菌是其中研究得最多的,它们在人类健康中起着至关重要的作用。肠道细菌具有许多功能,包括促进消化吸收、调节新城代谢、合成必要的维生素、训练免疫系统、抵御病原体的入侵和产生丁酸等抗炎化合物等等。


肠道细菌甚至可能通过破坏肠脑轴来影响我们的情绪和行为。此外,肠道中的细菌也会影响某些药物的结构,决定它们的疗效以及是否会出现副作用。因此,越来越多的人认为肠道菌群是人体一个隐性的器官。


当我们的肠道菌群是平衡和多样化的,它可以帮助预防炎症性疾病,支持免疫系统,甚至可能改善情绪。相反,肠道菌群失衡与肥胖、糖尿病、代谢综合征、结肠癌、抑郁症、自闭症、多动症、阿尔茨海默病、帕金森病等各种慢性疾病的发生密切相关。


虽然,目前还不清楚,对于某些疾病,肠道菌群失调到底是疾病的原因还是结果,但毫无争议的是,肠道细菌对人类健康至关重要,就像它们对所有其它生命的健康至关重要一样。

7、微生物可以帮助对抗抗生素耐药性


由于人类过度使用抗菌药物,许多细菌已经对常见的抗生素产生了抵抗力。科学家们与细菌进行着一场持续的军备竞赛,必须在细菌对现有武器(抗生素)产生抵抗力之前,努力开发出新的武器。


开发新一代抗生素的第一步是从识别产生抗菌物质的生物有机体开始的。它们可以在各种地方找到,比如土壤微生物中。


2018年,美国国家卫生研究所资助的一个研究团队通过筛选2000个公开收集的土壤样本,发现了一种名为malacidins的新型抗生素。它能够成功地杀死许多多种耐药并引发疾病的细菌,包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA),这是一种超级细菌,每年夺去成千上万人的生命。


寻找这些物质只是一个漫长而昂贵的过程的开始,但它有力地提醒我们,我们脚下的土壤远非没有生命的“泥土”。抗生素耐药性这一日益严重的问题的一些解决方案似乎就隐藏在我们脚下。


另一个解决抗生素耐药性的潜在方法可能是使用噬菌体,这是地球上最丰富的生物制剂。噬菌体是感染细菌并在细菌内复制的病毒,在这个过程中它会杀死细菌。每一种噬菌体都是针对一种特定的细菌,我们可以将噬菌体与抗生素一起使用或代替抗生,来杀死致病菌。虽然噬菌体的开发成本高、耗时长,但由于其精准性,细菌很难产生耐药性。


总结


微生物是我们无法用肉眼观察的微小生物,由细菌、真菌、病毒、古细菌和原生生物组成。它们是地球上最古老的居民,可以追溯到35亿年前。我们生活的地球上充满了微生物生命,在土壤中、在海洋里、在动植物上、在人体内。 许多微生物聚集在一起形成微生物群落,对它们所栖息的生态系统的健康至关重要。


我们可以利用微生物帮助解决塑料污染和环境破坏,帮助合成胰岛素等药物,帮助对抗抗生素耐药性病原体等。土壤和海洋样本中发现的微生物可能为开发新型抗生素提供关键线索。


对于我们人类来说,曾经被认为应该“见一个杀一个”的细菌其实并不是那么可怕,微生物也是我们重要的伙伴。我们的肠道也是细菌的家园,它们不但对我们无害,还是我们健康的关键。肠道菌群就是驱动人类健康的引擎,在维持整体身心健康中发挥重要作用。肠道菌群的破坏以让我们生病,我们也可以利用肠道菌群来造福于我们。

本文来源于网络https://www.toutiao.com/article/7134236331215012363

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