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生物贡献
现代生物学的若干基础性的重大发现与理论，是在研究微生物的过程中或以微生物为实验材料与工具取得的。这些理论包括：证明DNA（脱氧核糖核酸）是遗传信息的载体（三大经典实验：肺炎球菌的转化实验、噬菌体实验、植物病毒的重组实验）。DNA的半保留复制方式（双螺旋的每一条子链分别、都是复制模板）。遗传密码子的解读（64个密码子各对应20种氨基酸及终止信号的哪一种）。基因的转录调节（operon, promoter, operator, repressor, activator的概念与调节方式）。信使RNA的翻译调节（terminator）等等……。现在，很多常用、通用的生物学研究技术依赖于微生物，比如：分子克隆重组蛋白在细菌或酵母中的表达。很多医学技术也依赖于微生物，比如：以病毒为载体的基因治疗。[3]
折叠编辑本段基因因素
农业微生物基因组研究认清致病机制发展控制病害的新对策。据资料统计，全球每年因病害导致的农作物减产可高达20%，其中植物的细菌性病害最为严重。除了培植在遗传上对病害有抗性的品种以及加强园艺管理外，似乎没有更好的病害防治策略。因此积极开展某些植物致病微生物的基因组研究，认清其致病机制并由此发展控制病害的新对策显得十分紧迫。经济作物柑橘的致病菌是国际上第一个发表了全序列的植物致病微生物。还有一些在分类学、生理学和经济价值上非常重要的农业微生物，例如：胡萝卜欧文氏菌、植物致病性假单胞菌以及我国正在开展的黄单胞菌的研究等正在进行之中。
微生物能够分解纤维素等物质，并促进资源的再生利用。对这些微生物开展的基因组研究，在深入了解特殊代谢过程的遗传背景的前提下，有选择性的加以利用，例如找到不同污染物降解的关键基因，将其在某一菌株中组合，构建高效能的基因工程菌株，一菌多用，可同时降解不同的环境污染物质，极大发挥其改善环境、排除污染的潜力。美国基因组研究所结合生物芯片方法对微生物进行了特殊条件下的表达谱的研究，以期找到其降解有机物的关键基因，为开发及利用确定目标。极端环境微生物基因组研究深入认识生命本质应用潜力极大。在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物，又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质的认识。有一种嗜极菌，它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活，而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段，但能在一天内将其恢复。研究其DNA修复机制对于发展在辐射污染区进行环境的生物治理非常有意义。开发利用嗜极菌的极限特性可以突破当前生物技术领域中的一些局限，建立新的技术手段，使环境、能源、农业、健康、轻化工等领域的生物技术能力发生革命。来自极端微生物的极端酶，可在极端环境下行使功能，将极大地拓展酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础，例如PCR技术中的TagDNA聚合酶、洗涤剂中的碱性酶等都具有代表意义。极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。[4]
折叠编辑本段原核微生物
原核微生物(prokaryotic microbe)：
指核质和细胞质之间不存在明显核膜，其染色体由单一核酸组成的一类微生物。
原核微生物的核很原始，发育不全，只是DNA链高度折叠形成的一个核区，没有核膜，核质**，与细胞质没有明显界线，叫拟核或似核。原核微生物没有细胞器，只有由细胞质膜内陷形成的不规则的泡沫结构体系，如间体和光合作用层片及其他内折。也不进行有丝**。原核微生物形状细短，结构简单，多以二**方式进行繁殖的原核生物，是在自然界分布最广、个体数量最多的有机体，是大自然物质循环的主要参与者。
原核微生物包括古菌（即古细菌）、真细菌、放线菌、蓝细菌、粘细菌、立克次氏体、支原体、衣原体和螺旋体。[3]
折叠编辑本段生物地位
当人类在发现和研究微生物之前，把一切生物分成截然不同的两大界－动物界和植物界。随着人们对微生物认识的逐步深化，从两界系统经历过三界系统、四界系统、五界系统甚至六界系统，直到20世纪70年代后期，美国人Woese等发现了地球上的第三生命形式－古菌，才导致了生命三域学说的诞生。该学说认为生命是由古菌域（Archaea）、细菌域（Bacteria）和真核生物域（Eucarya）所构成。在图示“生物的系统进化树”中，左侧的黄色分枝是细菌域；中间的褐色和紫色分枝是古菌域；右侧的绿色分枝是真核生物域。
古菌域包括嗜泉古菌界（Crenarchaeota）、广域古菌界（Euryarchaeota）和初生古菌界（Korarchaeota）；细菌域包括细菌、放线菌、蓝细菌和各种除古菌以外的其它原核生物；真核生物域包括真菌、原生生物、动物和植物。除动物和植物以外，其它绝大多数生物都属微生物范畴。由此可见，微生物在生物界级分类中占有特殊重要的地位。
生命进化一直是人们关注的热点。Brown等依据平行同源基因构建的“Cenancestor”生命进化树，认为生命的共同祖先Cenancestor是一个原生物。原生物在进化过程中产生两个分支，一个是原核生物（细菌和古菌），一个是原真核生物，在之后的进化过程中细菌和古菌首先向不同的方向进化，然后原真核生物经吞食一个古菌，并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因组而产生真核生物。
从进化的角度，微生物是一切生物的老前辈。如果把地球的年龄比喻为一年的话，则微生物约在3月20日诞生，而人类约在12月31日下午7时许出现在地球上。[4]
折叠编辑本段生物形成
目前，有关生命起源最为坚实的证据还是来自于地球，科学家们一直在寻找地球上最古老的生命化石。从已得到的非常稀少的化石推算，地球生命出现在35亿年前，之后地球在漫长的岁月中经历了剧烈的火山活动和地质变迁，彻底地改变了模样，寻找古老生命化石并非易事。值得庆幸的是，在非洲、澳大利亚和格陵兰岛等地还是发现了35亿年形成的火山熔岩和沉积燧石，最早的生命被凝固在这些岩石内。尽管人们对生命起源有不同的看法，但有一点是一致的，那就是最早生命的诞生必须有水。正因如此，人们发现木星的一颗卫星表面覆盖大量冰时，自然会联想起是否存在有生命的可能。就地球而言，最早的生命肯定起源自海洋。科学家认为海水能溶解许多物质，这些物质的分子在水中不停地碰撞和结合，极有可能产生一些大而复杂的生命诞生所必需的大分子物质。由于合成这样的大分子物质需要巨大的能量，而这种能量很可能来自海底的火山活动，为此，科学家将探索的目光瞄向海底的火山。
1977年，海洋生物学家在海底火山口附近发现了生物，尽管火山口附近的水温高达350℃，生命却依然生机勃勃。在火山附近的热水中生活着巨蛤、贻贝、有孔线虫和其他一些说不出名的生物，它们不需要阳光，仅仅依靠海水中的硫化物作为能量。令人称奇的是，海底的活火山口会不断向外喷射出黑色的液体，就像股股的黑色烟雾袅袅上升，科学家将这一景观称之为“黑色烟雾”。 “黑色烟雾”的形成似乎非常简单，活火山通过地壳的裂缝不时向外喷射熔岩，熔岩遇到低温的海水立即冷却下来，使得喷射口处熔岩凝固成像“烟囱”一样。火山喷发时，海水不断地通过缝隙流入“烟囱”，由于“烟囱”内温度极高，海水会在极短的时间内急剧升高到1000℃左右。在极度的高压下，海水无法变为气体，这样，极度高温的海水就会与周围的岩石发生作用，使岩石内含有的硫化铁、硫化锌和硫酸钙等矿物质溶解在水中。然后含有大量矿物质的海水随着熔岩一起从“烟囱”口喷射出来，遇到冰冷的海水时，这些硫化物又形成黑色的沉淀物，随着水流上升，就形成所谓的“黑色烟雾”。
“黑色烟雾”大小不一，多数高度为10米，最高的“黑烟”可高达13米，“黑烟”直径也从30厘米到1米不等。认为生命起源于海洋的科学家相信，“黑色烟雾”是产生生命的摇篮，海水中所含有硫和其他矿物质在高温、高压下合成有机化合物，当黑色的海水逐渐上升时，这些有机物分子开始冷却，水中含铁颗粒和其他矿物质与有机物分子相互作用，吸附在有机物的表面，然后再经过一系列复杂的化学反应，使水中的有机物质形成氨基酸或更大的有机分子，这些分子再通过链接成为蛋白质样颗粒。这些蛋白质样颗粒非常之小，呈球形，冷却后就成了细胞最基本的结构。
值得注意的是，在实验室模仿海底火山口高温高压情况已合成了相应的一些大分子物质，支持了这一学说。科学家还认为黑色的海水除了为生命的起源提供了必需的物质外，还可以遮挡来自太空的有害射线的辐射，这一点在生命诞生时确是至关重要的。为了证明这一学说，2000年，海洋生物学家乔治和安娜乘坐深海潜水器对海底“黑色烟雾”进行了探险。他们操纵潜水器上的机械臂对“黑色烟雾”化学成分和温度，以及是否存在微生物进行探测。果然，在“烟囱”出口处的海水中发现了微生物，他们认为这种生活在极端高温下的微生物是最早微生物的后代，是地球上所有生物的祖宗。由于微生物生存的海水中硫化氢和硫化铁含量很高，推测这两种化学物质反应后能产生氢气是微生物生长所需的能量。当然也有人不同意他们的这一看法的，认为只有当微生物学家对微生物的DNA进行分析鉴定后才能定论。 |
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