細菌農藥
目前已經發現昆蟲的病源微生物有2000 多種。這些微生物活躍在自然界就成了害蟲的天敵, 也成了人們和害蟲鬥爭中天然的“同盟軍”。人們精心地培養這些微生物, 把巨大數量的活菌體撒布到田間, 讓它們去發揮威力。與化學農藥相比它們對人和動物以及益蟲是沒有毒性的, 使用後一旦害蟲被微生物感染能逐步形成害蟲的疫病流行, 隨著害蟲的死亡微生物又大量增殖, 再去傳染別的害蟲, 很快就會使害蟲密度下降, 迅速撲滅蟲災, 而且還可以收到一年防治, 多年有效的好處。
真菌農藥
鬆毛蟲是危害森林的大敵。噴灑 化學藥劑, 盡管暫時能起到一些作用,但化學藥劑也能殺死害蟲的天敵, 到頭來可能反而會使害蟲更加猖獗。科學家們於是又想到了微生物。他們從僵死的蠶體中找到了一種叫做白僵菌的真菌, 把它們製成菌劑噴灑到鬆樹上, 白僵菌不僅不會殺死害蟲的天敵,相反, 它們會攜手並肩一起向鬆毛蟲發動進攻。白僵菌殺死鬆毛蟲的手段主要是通過菌絲穿過害蟲的皮膚進入蟲體, 另外也可能以孢子的形式通過害蟲的嘴巴鑽進蟲肚子裏。有時候,你到田間或者林地去, 不是可以看到一些表麵密密麻麻地生長著白色、黃色、綠色、黑色或灰色的茸毛, 全身僵硬而且很輕的蟲屍嗎? 那就是真菌、特別是白僵菌玩的把戲。原來白僵菌的分生孢子成熟後, 能在空氣中自由漂浮, 當空氣中濕度較大時, 極易粘附在昆蟲的體壁上。在適宜的溫度和濕度條件下, 孢子吸水膨脹萌發出菌絲, 白僵菌能分泌幾丁質酶和蛋白質毒素, 以溶解寄主體表的幾丁質為突破口, 很快將昆蟲毒死。侵入蟲體內的菌絲, 直接用昆蟲體液和脂肪組織作為營養而生長繁殖, 有的菌絲鑽入各種組織或細胞內, 特別是脂肪組織內, 細胞內的原生質被消耗, 細胞萎縮, 蟲體各種組織被破壞。最後, 因為菌絲在生長過程中要大量地吸取蟲體內的水份, 因而蟲屍幹硬僵化。當菌絲吸盡蟲體內的養分以後, 便沿著蟲體的氣門間隙和各環節的間隙伸出體外, 生成氣生菌絲。
大自然的清潔工
廢水是汙染環境的重要材料之一, 它主要含大量有機物質, 其中主要成份之一是纖維素, 如果將含有纖維素酶的細菌, 例如假單孢菌、梭菌、類菌體等大量繁殖後, 放入廢水中, 它們將靠自身釋放的纖維素酶將水中的纖維素降解為一係列簡單的小分子有機物, 例如乳酸、醋酸、甲酸、乙醇以及短鏈化合物等, 然後被繼續降解或者靠甲烷菌作用, 還原為H2 , CO2和CH4。還有許多微生物含有硫酸鹽酶, 能將廢水中的另一主要成份———有機硫酸鹽降解為無機硫酸鹽和相應的醇。微生物是出色的大自然清潔工,它的武器就是體內含有的形形色色的酶, 隻要遇到“可口” 的垃圾, 它便不要命地大口大口地吃, 直到吃光為止。如果力量不夠, 它會自我繁殖,很快壯大自己的隊伍。所以在與自然求和諧的時代, 微生物是名符其實的“風雲人物”。
微生物發電
利用微生物可以產生氫氣, 有了這種氫作燃料, 就可以製造出氫氧型的微生物電池來。微生物電池是一種燃料電池, 燃料產電池的作用原理是這樣的: 讓燃料在負極的一邊發生化學反應, 失去電子; 讓氧化劑在正極的一邊發生反應, 得到從負極經過導線跑過來的電子, 這時候導線裏就有電流通過。微生物電池的電池燃料主要是氫、氨、甲烷等等。如美國宇航局曾設計了一種方案, 用一種芽孢杆菌處理尿, 生產出氨氣, 以氨作為電池燃料, 獲得微生物電池, 從而得到了電能。當然, 還可以讓微生物從廢水的有機物當中獲得營養物質和能源,生產出電池所需要的燃料。目前, 微生物電池的研究還處於試驗階段, 它所提供的能量很少, 但是, 隨著科學的進一步發展, 也越來越引起人們的重視, 相信在不遠的將來, 微生物電池能為人類提供更多的能源。
紅茶菌
紅茶菌到底是一種什麼東西, 它對人體究竟有哪些好處呢? 微生物學的研究揭開了這些秘密。紅茶菌培養物中, 含有大量醋酸菌、酵母菌和乳酸菌。其中又以醋酸菌和酵母菌為主。
紅茶菌中的酵母菌, 主要是啤酒酵母,醋酸菌則主要是膠膜醋酸杆菌, 乳酸菌主要是乳酸杆菌。啤酒酵母: 啤酒酵母大量存在於紅茶菌培養液中, 有人報道, 每毫升培養液含酵母菌992萬個。啤酒酵母在分類上屬於真菌子囊菌綱酵母屬, 是釀酒、發麵中主要的菌種。其細胞成圓形、橢圓形或臘腸形, 大小不一, 寬度1 ～5 微米, 長約5 ～20 微米, 芽殖後的細胞可連接成樹枝狀的假菌絲。啤酒酵母與其他酵母一樣, 喜好酸性環境, 最適生長溫度28 ℃ ～30℃ , 但啤酒酵母具有發酵快、產氣多, 營養成份多的特點。
啤酒酵母在糖茶水中繁殖後, 產生大量代謝產物, 包括各種維生素、氨基酸以及蛋白酶、肝糖酶、輔酶Ⅰ 、輔酶Ⅱ 、輔酶A 等多種消化酶類。
抗生素
青黴素剛剛被臨床使用時, 人們 便清楚地看到了它的巨大價值, 許多化學家和生物學家投身這項工作, 一方麵完善和改進青黴素的生產技術,另一方麵積極尋找新的抗生素。到目前為止, 幾乎找到了2000 多種不同的抗生素, 而且每年都有新品種發現和出產。產量也完全能夠滿足各種需要。
這種當年貴似黃金的“神藥” 何以能變為一般的普通藥物呢? 這得歸功於現代醫藥生產技術的進步。
那麼現在是怎麼樣生產各種抗生素的呢? 基本上有兩類方法: 一類是發酵法。就是用微生物在發酵罐中生長、產生抗生素, 然後再分離純化這些抗生素的方法; 另一類是化學合成法。首先將需要合成的抗生素的化學結構分析清楚, 然後按照這個結構去進行化學合成, 實踐表明, 這種化學合成的抗生素也是具有良好抗菌作用的物質。
甲烷菌
在泥濘的沼澤或水草茂密的池塘裏, 生活著無數愛“吹” 氣泡的微生物, 名叫甲烷菌。甲烷菌是一種厭氧的微生物, 在極度缺氧的沼澤和水塘底部, 甲烷菌可輕鬆愉快地生活。它們的食性很雜, 雜草、樹葉、桔杆,動物糞尿乃至垃圾都被它們認為是美味佳肴, 在吃食的同時, 甲烷菌會放出一種名叫沼氣的氣體。沼氣是一種混合氣體, 這種氣體的主要成分是甲烷, 甲烷是一種可以燃燒的氣體, 它的藍色火焰可以達1400 ℃ 的高溫。另外還有氫氣、一氧化碳、二氧化碳等。
沼氣是廉價的能源, 用於點燈做飯,既清潔又方便; 是一種理想的氣體燃料。現在世界上多數國家都麵臨能源緊缺的問題, 而甲烷菌的特殊功用為人們帶來了新的希望。國外有許多工廠使用沼氣做燃料開動機器, 我國也有不少地方興建了沼氣池, 製取了沼氣用來代替電和煤炭, 發揮了很大的作用。沼氣池中甲烷菌食過的殘渣,含有氮、磷、鉀等莊稼地裏的上等肥料, 肥效比一般農家肥還高。所以利用甲烷菌製取沼氣, 開辟新的能源、肥源, 使用前景將十分廣闊。
蛋白酶
衣服上的汗漬、油滴、血跡主要是蛋白質、脂肪粘在纖維上, 很難洗去, 如果用加酶洗衣粉來洗, 這些汙漬就會很快除去。這種洗衣粉的奧妙就在於它含有一種叫做蛋白酶的物質。
蛋白酶是至今發現的二千多種酶的一種, 它是具有非凡功能的生物催化劑,蛋白酶的專長是能夠水解蛋白質, 且速度和效率極高。現在人們多利用微生物來生產蛋白酶, 如放線菌、細菌和黴菌在生長繁殖和新陳代謝中都能產生蛋白酶。蛋白酶不僅在家庭洗衣中是去汙能手, 在製革生產中的作用也是非凡的, 因為它能破壞毛囊使毛脫掉, 比用灰堿法脫毛的皮革強度高,紋粒細, 絨毛緊密均勻, 而且工序周期短, 成本低, 用後的廢水還可以肥田。同時還改變了灰堿法製革汙染環境的弊端。此外, 蛋白酶還可作為藥品來治療消化係統的疾病, 能有效地治療胃疼、食欲不振、腹瀉。目前,人們對蛋白酶的使用更為廣泛, 在許多行業中, 蛋白酶都表現出卓絕的才幹。
大腸杆菌
大腸杆菌是單細胞微生物, 寄生 在人和動物的腸道中。由於它分布廣泛, 繁殖迅速, 每25 分鍾就繁殖一代, 因而大腸杆菌就成了在基因工程中常用的一種微生物, 並在基因工程中顯示了神奇的功能, 被人們譽為製造生物新品種的“細菌工廠”。1960年, 瑞士科學家觀察到大腸杆菌內有一種限製性的核酸內切酶, 後來被美國科學家進一步證實並應用於遺傳學的研究。結果表明, 大腸杆菌的限製性核酸內切酶可以成為切割DNA 分子的一把銳利的“剪刀”。1973 年, 美國科學家把大腸杆菌的兩個不同的DNA 分子重新組合在一起, 然後把這個組合的DNA 引進大腸杆菌中, 結果重組的DNA 表現出了雙親的遺傳特性。次年, 科恩等人又成功地將金黃色葡萄球菌的DNA 和大腸杆菌的DNA 重組在一起。接著, 他們又將高等動物青蛙的DNA 與大腸杆菌的DNA 重組在一起。這些試驗的成功,表明各種生物在億萬年間所形成的種類之間的天然屏障, 開始在微小的大腸杆菌麵前崩潰了。人類向合成生命的自由王國邁進了一大步。
最近, 遺傳學家又把大腸杆菌分解的半乳糖基因切割下來, 裝在一種噬菌體上, 放進病人的纖維細胞中,借大腸杆菌的基因來治療半乳糖血症( 一種先天性的代謝缺陷症) 獲得成功, 從而使臨床上采用基因療法來根治遺傳病的設想正在成為現實。預計應用基因工程技術來產生阻止癌細胞繁殖的基因, 以便徹底根治癌症的設想, 在不久的將來一定能夠實現。
細菌織布
在製作紅茶菌的過程中, 表麵上會形成一塊乳白色的菌膜。這塊菌膜是紅茶菌中的主角——— 膠醋酸杆菌。
它能把培養液中的葡萄糖, 巧妙地編織成纖長、強韌的纖維素而形成菌膜。
如果把一塊剛形成的菌膜幹燥, 它的樣子酷似一張潔白的濾紙, 質地柔軟,比一般的紙要好得多。這種細菌纖維素的纖維長, 質地堅實, 比棉麻纖維有過之而無不及。而且微生物繁殖速度快, 數量多, 大量培養它們就可以大量生產細菌纖維。美的北卡羅來納大學的布朗教授發現, 如果把一種紡織、造紙工業廣泛使用的螢光增白劑滴入杆菌培養基裏, 杆菌就會受到刺激, 從而使更多束的微細纖維合並在一起, 變得粗些, 並且生產速度也會比正常速度快三倍。這種纖維比天然棉花的纖維長, 因此織出的布會更結實些。現在, 布朗已經借助細菌“收獲” 了第一批“棉花”。但是, 由於杆菌要用葡萄糖培養, 所以目前這種“棉花” 價格還比較昂貴, 尚不能與天然棉花競爭。為了解決這個問題,布朗著手應用基因工程, 人工拚接到藍綠藻的基因上。由於藍綠藻能直接利用陽光製造自己需要的養料和葡萄糖, 因此, 它生產的“棉花”, 造價肯定會低廉些。布朗預料, 不久的將來, 廉價、漂亮的特種“棉花” 將源源不斷地從工廠裏生產出來, 用它製成的衣服既豔麗柔軟, 又結實耐穿。