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(guān)。人們在持續(xù)探索、熟知各類微生物習(xí)性的同時，微生物的諸多妙用亦在不斷被發(fā)現(xiàn)與挖掘。諸如“微生物云”的個體認(rèn)定技術(shù)、微生物采油技術(shù)、微生物的食品發(fā)酵技術(shù)、微生物的塑料降解技術(shù)等，無疑都是微生物在諸多領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的縮影。

1.鑒于“微生物云”的個體菌群特征，在犯罪現(xiàn)場調(diào)查時，若能采集到特定的樣本，便可幫助執(zhí)法人員對犯罪嫌疑人的身份進行識別與認(rèn)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(xì)菌、原生生物、部分藻類等在內(nèi)的一大類群體。自從科學(xué)家在顯微鏡下清晰觀察到細(xì)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(shù)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(shù)字，比人體所有細(xì)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(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、食品、環(huán)保、醫(yī)藥、刑偵等眾多領(lǐng)域。加之科學(xué)研究的持續(xù)深入，微生物的諸多妙用也在不斷被發(fā)現(xiàn)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(shù)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(wěn)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(shù)手段外，科學(xué)家們目前已關(guān)注到另一種名為“微生物云”的新型個體認(rèn)定方法。

美國俄勒岡大學(xué)的人體微生物研究團隊經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，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(nèi)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(nèi)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(jié)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(huán)境下一段時間后，研究人員便會采集相應(yīng)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(fā)現(xiàn)了諸多寄生于人體口腔、鼻腔、體表、腸道，甚至女性陰道內(nèi)的細(xì)菌。更為神奇的是，研究人員發(fā)現(xiàn)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(xì)菌種類來說，這一研究發(fā)現(xiàn)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(fā)現(xiàn)的病毒或者寄生在健康人鼻腔或體表內(nèi)的細(xì)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(rèn)定，尤其是犯罪嫌疑人身份識別上有著極大的應(yīng)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(zhì)交換原理，即根據(jù)案件現(xiàn)場中物質(zhì)發(fā)生交換的性質(zhì)與范圍，不僅可以將證據(jù)種類、現(xiàn)場部位與被害人相互連接，且可以與特定的活動進行聯(lián)系。研究人員認(rèn)為，專屬“微生物云”同樣存在著物質(zhì)交換的現(xiàn)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(dāng)身邊有旁人經(jīng)過，或者與他人發(fā)生接觸時，即意味著兩者之間的“微生物云”發(fā)生著交換。這種相互作用，每時每刻都發(fā)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(xiàn)場調(diào)查時，若能采集到特定的樣本，即可以幫助執(zhí)法人員對犯罪嫌疑人的身份進行識別與認(rèn)定。不過，這一新型技術(shù)目前仍處于持續(xù)探索階段。考慮到作案人在犯罪現(xiàn)場上的停留時間較為有限，且處于開放環(huán)境中的犯罪現(xiàn)場容易受到各類因素的干擾與影響，故這一新型技術(shù)的準(zhǔn)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(xiàn)代社會中堪比“雙刃劍”的一項發(fā)明。這一耐用、輕便、廉價的工業(yè)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(nèi)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(qū)每年產(chǎn)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(huán)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(fù)責(zé)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(zhì)在特定條件下聚合而成的化學(xué)產(chǎn)物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)對于自然界而言屬于外來新生事物，難以在自然界環(huán)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(chǎn)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(jì)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(xué)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(xué)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(xué)家“腦洞大開”，嘗試從白色污染物最為密集的區(qū)域?qū)ふ疫@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(huán)境下生存，其是否已然進化出了一套“吞食”塑料以獲得營養(yǎng)與能量的生存技能呢？為此，科學(xué)家從一處塑料回收點收集了數(shù)百份包括土壤、廢水在內(nèi)的被聚對苯二甲酸乙二酯（PET）污染的樣本。在實驗室環(huán)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(yǎng)。最終，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種具有降解PET材料能力的“超級微生物”。當(dāng)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(zhì)，從而將PET材料予以有效降解，最后轉(zhuǎn)換成為兩種化學(xué)結(jié)構(gòu)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(yè)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(jì)之久也難以被分解

3.塑料，可謂現(xiàn)代社會中堪比“雙刃劍”的一項發(fā)明。這一耐用、輕便、廉價的工業(yè)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(rèn)，石油是現(xiàn)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(dāng)油田在開發(fā)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(qū)油”，并使用專門設(shè)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(jīng)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(tǒng)方法難以開采。

為了能繼續(xù)開采這些油田中的石油，科學(xué)家們找到了微生物來幫忙。就生物性質(zhì)來說，微生物多為兼氧菌，無論是在無氧，或是有氧的環(huán)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(yǎng)來源。通過將微生物與營養(yǎng)源注入地下油層，令微生物得以在其中存活、繁殖。在數(shù)千米的地底環(huán)境中，微生物可以將石油大分子鏈轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿渔?。這一微生物采油技術(shù)，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(zhì)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(zhì)有效分解，將井壁或地層空隙被堵塞的區(qū)域重新疏通。

微生物在自然界環(huán)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(chǎn)物不會造成環(huán)境的二次污染。因此，利用微生物進行采油的技術(shù)，堪稱綠色采油方式。相較于其他化學(xué)采油技術(shù)，微生物采油技術(shù)不會受到油田區(qū)域的限制。此外，微生物采油技術(shù)的成本也較為低廉。人們在使用化學(xué)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(shù)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(yǎng)物質(zhì)，從而可以到達更為廣闊的區(qū)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(jīng)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(xì)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(xué)研究表明，食物中通常含有的脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等營養(yǎng)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(xiàn)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(chǎn)生獨特的口感與味道。

4.乳酸類細(xì)菌產(chǎn)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(fā)酵與烹飪，在當(dāng)下已越來越受到人們的關(guān)注。譬如，在奶酪的生產(chǎn)與制作過程中，微生物往往會起到極為重要的口感調(diào)節(jié)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(chǎn)，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?guī)碇T如蘑菇般的香味，更能令奶酪具備黏稠、柔軟的質(zhì)感。

微生物的生產(chǎn)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(xì)菌進行發(fā)酵的典型范例之一。誠然，現(xiàn)代壽司多在品嘗時，加入少許的醋使之變酸，但傳統(tǒng)的壽司酸味則是由乳酸類細(xì)菌發(fā)酵所產(chǎn)生。此外，泡菜也是口感極為獨特的一類食物。乳酸類細(xì)菌產(chǎn)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(xì)菌生存、繁殖的環(huán)境來說，其是微生物中少數(shù)能夠耐受低氧與高鹽環(huán)境的類別。這些細(xì)菌適應(yīng)了所處環(huán)境后，就會大量產(chǎn)生乳酸，而其他大多數(shù)細(xì)菌則難以在這樣的環(huán)境下存活。舊金山的酸面包，無疑是當(dāng)?shù)氐囊环N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(fā)酵產(chǎn)物。微生物中，能夠產(chǎn)生乳酸的細(xì)菌足足有幾百種，其可以將糖類轉(zhuǎn)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”。