微生物趣味知识

繁殖快： 繁殖快：
大肠杆菌一个细胞重约 平均20分钟繁殖一代 大肠杆菌一个细胞重约10 –12 克，平均 分钟繁殖一代 一个细胞重约 24小时后： 4722366500万亿个后代，重量达到：4722吨 小时后： 万亿个后代， 小时后 万亿个后代 重量达到： 吨 48小时后：2.2 × 10 43个后代，重量达到2.2 × 10 25 吨 小时后： 个后代，重量达到 小时后
数百万-千万单位 次 数百万 千万单位/次 千万单位
万单位/天 年代） 年代 青霉素的用量： 最高： 万单位 青霉素的用量： 最高：10万单位 天（40年代）
细菌抗药性的产生： 细菌抗药性的产生：
抗（逆）性强： 性强：
抗热：有的细菌能在 个大气压， 的条件下生长； 抗热：有的细菌能在265个大气压，250 ℃的条件下生长； 个大气压 自然界中细菌生长的最高温度可以达到121 ℃ ； 自然界中细菌生长的最高温度可以达到
级界宽： 级界宽：
Whittaker的五界分类系统 的五界分类系统
变异易： 变异易：
个体小、结构简、 个体小、结构简、且多与外界环境直接接触 繁殖快、 繁殖快、 数量多
突变率： 突变率：10-5 – 10-10
短时间内产生大量的变异后代
10000单位 ml 单位/ 单位
青霉素的生产： 单位 （ 青霉素的生产： 20单位 ml（1943） 单位/ ）
南极Vostok湖冰芯样品中的微生物 湖冰芯样品中的微生物 南极
种类多： 种类多：
t 代谢产物种类多； 代谢产物种类多； t 微生物的生理代谢类型多； 微生物的生理代谢类型多； t 微生物的种数“多”； 微生物的种数“
虽然目前已定种的微生物只有大约10万种，远较动植物为少， 虽然目前已定种的微生物只有大约 万种，远较动植物为少， 万种 但一般认为目前为人类所发现的微生物还不到自然界中微生物 总数的1% 总数的
相当于4000个地球的重量！ 个地球的重量！ 相当于 个地球的重量
一头500 kg的食用公牛 24小时生产 的食用公牛， kg蛋白质 蛋白质, 一头500 kg的食用公牛，24小时生产 0.5 kg蛋白质, 而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜） 而同样重量的酵母菌，以质量较次的糖液（如糖蜜） 和氨水为原料，24小时可以生产 kg优质蛋白质 优质蛋白质。 和氨水为原料，24小时可以生产 50000 kg优质蛋白质。
科学家发现一种食铁微生物可在121度高温下繁殖才被杀死； 度高温下繁殖 科学家发现一种食铁微生物可在加热煮沸 小时才被杀死； 有些细菌的芽孢， 小时才被杀死 有些细菌的芽孢，需加热煮沸8小时
在最新一期《科学》杂志（ 在最新一期《科学》杂志（Science, Vol. 301, Issue 5635, 976-978, August 15,2003）发表的一篇论文表明，研究人员发现了一种能够在121度 高温下生存 ）发表的一篇论文表明， 度 繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话， 繁殖的食铁微生物。如果微生物会嘲弄别人的话，这种微生物一定会嘲笑那些 在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。 在上周的欧洲热浪中有诸多抱怨的人们。 来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员Kazem Kashefi和Derek Lovley发 来自阿姆赫斯特马萨诸塞大学的研究人员 和 发 现这种微生物并将之成为“ 株 目前该微生物还没于科学名称。 现这种微生物并将之成为“121株”，目前该微生物还没于科学名称。科学家在太 平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达400摄氏度 摄氏度。 平洋深海海床火山口发现这种微生物，该地的温度可以高达 摄氏度。两位研 究人员将121株放在 摄氏度的烤箱中，结果发现这种微生物竟然很适合这一温 株放在121摄氏度的烤箱中 摄氏度的烤箱中， 究人员将 株放在 菌落大小很快就增大到原来的两倍。 度，菌落大小很快就增大到原来的两倍。这比以前报告的微生物最高生存温度高 摄氏度。 出8摄氏度。 摄氏度 Lovley表示，研究这种食铁的 表示， 株微生物可以为我们揭示35亿年前第一种 表示 研究这种食铁的121株微生物可以为我们揭示 亿年前第一种 株微生物可以为我们揭示 生命形式演化所处的环境。 生命形式演化所处的环境。
休眠长： 休眠长：
世界上最古老的活细菌（芽孢）：2.5亿年
Nature 407, 897 - 900 (2000)
起源早： 起源早：
38亿年前，生命在海洋中出现 26亿年前，陆地上就可能存在微生物
发现晚： 发现晚：
300多年前人们才真正发现微生物的存在
个体小: 个体小
t
测量单位： 测量单位：微米或钠米
杆菌的平均长度： 微米； 杆菌的平均长度：2 微米；
t 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度； 1500个杆菌首尾相连= 一粒芝麻的长度； 个杆菌首尾相连 t 10-100亿个细菌加起来重量 = 10-100亿个细菌加起来重量 1毫克
t 面积/体积比：人 = 1，大肠杆菌 = 30万； 面积 体积比： ， 万 体积比
食谱广： 食谱广：
获取营养方式多种多样， 获取营养方式多种多样，其食谱之广 是动植物完全无法相比的！ 是动植物完全无法相比的！
纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、 纤维素、木质素、几丁质、角蛋白、石油、甲醇、 甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、 甲烷、天然气、塑料、酚类、氰化物、各种有机物 均可被微生物作为粮食
易培养： 易培养：
很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！ 很多细菌都可以非常方便地进行人工培养！
数量大： 数量大：
在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表） 在自然界中（土壤、水体、空气，动植物体内和体表） 都生存有大量的微生物！ 都生存有大量的微生物！ 分析表明，微生物占地球生物总量的 分析表明，微生物占地球生物总量的60%！ ！
分布广： 分布广：
人迹可到之处，微生物的分布必然很多， 而人迹不到的地方，也有大量的微生物存在！
t 数十公里的高空（最高为离地85公里，须用火箭采样）； 数十公里的高空（最高为离地 公里 须用火箭采样）； 公里， t 几千米的地下； 几千米的地下； t 强酸、强碱、高热的极端环境； 强酸、强碱、高热的极端环境； t 常年封冻的冰川； 常年封冻的冰川；
Thiomargarita namibiensis，---------“纳米比亚硫磺珍珠” 纳米比亚硫磺珍珠” ， 纳米比亚硫磺珍珠
结构简： 无细胞结构（病毒）； 结构简： 无细胞结构（病毒）；
单细胞； 单细胞； 简单多细胞； 简单多细胞；
Fra Baidu bibliotek
胃口大： 胃口大：
消耗自身重量2000倍食物的时间： 倍食物的时间： 消耗自身重量 倍食物的时间 大肠杆菌： 小时 大肠杆菌：1小时 人 年计算） ：500年（按400斤/年计算） 年 斤 年计算
这样大的比表面积特别有利于它们和周围环 境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很 境进行物质、能量、信息的交换。微生物的其它很 多属性都和这一特点密切相关。 多属性都和这一特点密切相关。
火 星 陨 石 中 发 现 的 细 菌 化 石 （直 径
20 nm ）
最近在《科学》 最近在《科学》上的一篇文章报道了对一快活性陨石上可能存在的生命遗迹的 研究，这块陨石在45亿年前在火星上形成 亿年前在火星上形成， 亿年以前由于宇宙碰撞而离开火 研究，这块陨石在 亿年前在火星上形成，13亿年以前由于宇宙碰撞而离开火 年前作为陨石降落到地球上。 星，13000年前作为陨石降落到地球上。对它的分析表明其上可能有生命存在过 年前作为陨石降落到地球上 ，更重要的是在该陨石上发现了类似细菌化石的东西，其直径仅为20~40 nm. 更重要的是在该陨石上发现了类似细菌化石的东西，其直径仅为
科学家建议寻找地下50公里生命
北京晚报:2002-3-8 把大肠杆菌放在地下50公里的超强压力下，它会不会活下来？科学家最近惊奇地发现 ，答案是肯定的。一些科学家说，这些细菌可以适应如此极端的压力环境，说明生物对环 境具有超乎想象的“惊人”适应力。因此人类在其他星球上寻找地外生命时，眼光不能只局 限在星球的表面，而应当延伸到压力巨大的地下。 照理来说，大肠杆菌等一般难以在这么高的压力下生存。以前的实验发现，构成生物 的蛋白质等基本结构，在如此高的压力下往往会裂解。但美国卡内基学会地球物理研究所 夏尔马博士领导的小组在最近出版的美国《科学》杂志 美国《 美国 科学》杂志上介绍，在他们的实验中，大肠杆 菌不仅在极端高压下活了下来，而且还能进行新陈代谢。 在实验中，科学家借用了高压物理学实验工具金刚石钻压槽。放入金刚石钻压槽中的 大肠杆菌和另外一种常见细菌，受到了强力的挤压，其承受的压力最高值相当于海平面气 其承受的压力最高值相当于海平面气 压的1.6万倍 万倍。 压的 万倍。 化学分析显示，在接受压力实验的100万个细菌中，有1%存活了下来，这些幸存者仍 然能够完成正常的代谢功能，将甲酸盐转化为二氧化碳和氢气，但是，与此同时，它们也 付出了代价，许多幸存的个体已经被挤压得面目全非，而且目前没有迹象表明细菌能够在 高压环境中繁殖。 近些年来，研究人员陆续在海底火山口旁、两极冰层和地下发现了许 多奇异的有机体，这些有机体能够在高温、高放射性、强酸性和极为干燥的环境中生存并 繁衍。这次新的研究又将生命的极限做了延伸。夏尔马说，当人类在外太空寻找生命时， 应当重新考虑那些从前因为处于高压环境而被忽略的地方，例如木星的深水层或者火星冰 盖的下面都可能有生命形式存在。 美生物学家提出： 当你认识到有机体能够在压强达上百吨的地下生存并繁衍的时候， 美生物学家提出：“当你认识到有机体能够在压强达上百吨的地下生存并繁衍的时候， 生命的极限已经被延伸了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。 生命的极限已经被延伸了，这就预示了像木星或其他重力巨大的行星上存在生命的可能性。
P33： P33： 最小和最大的细菌
德国科学家H. 德国科学家 N. Schulz等1999年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 等 年在纳米比亚海岸的海底沉积物中 发现的一种硫磺细菌（ ），其大小可达 发现的一种硫磺细菌（sulfur bacterium），其大小可达 ），其大小可达0.75 mm， ，