令人大开眼界的微生物助手

微生物在我们的蓝色星球上无处不在，并与人类社会生活密切相关。人们在持续探索、熟知各类微生物习性的同时，微生物的诸多妙用亦在不断被发现与挖掘。诸如“微生物云”的个体认定技术、微生物采油技术、微生物的食品发酵技术、微生物的塑料降解技术等，无疑都是微生物在诸多领域中广泛应用的缩影。

1.鉴于“微生物云”的个体菌群特征，在犯罪现场调查时，若能采集到特定的样本，便可帮助执法人员对犯罪嫌疑人的身份进行识别与认定

简单来说，微生物就是人们难以用肉眼直接观察到的微小生物的总称。其包括了真菌、病毒、细菌、原生生物、部分藻类等在内的一大类群体。自从科学家在显微镜下清晰观察到细菌和原生生物起，人类便就此打开了一条通往微生物世界的崭新大门。

一般情况下，人们在生活中并不会意识到微生物的存在。但事实上，在我们生活的这个星球中，微生物无处不在，且数量巨大。仅以每一个个体而言，寄居于人体的微生物总量就达100万亿之巨！这一令人震惊的数字，比人体所有细胞总和的十倍还多！

微生物与人类社会和生活密不可分，被广泛应用于工业、农业、食品、环保、医药、刑侦等众多领域。加之科学研究的持续深入，微生物的诸多妙用也在不断被发现与挖掘。

能把你从人堆里找出来的微生物云

就生物个体的特征而言，人们往往会想到指纹、笔迹、人脸、声纹、虹膜、DNA等方式。这些技术手段借助的对象虽有所不同，但都是利用了其自身的特异性、稳定性与反映性，从而完成对某个特定个体的识别。除了前述技术手段外，科学家们目前已关注到另一种名为“微生物云”的新型个体认定方法。

美国俄勒冈大学的人体微生物研究团队经实验发现，在每个人的身体周边，都有一片由微生物所组成的“云”所包围。研究人员在实验条件下，要求所有测试对象在无菌房间内站立四个小时。而后，研究人员会通过放置于测试对象周围的空气过滤器，来采集其1米范围内的空气样本。此外，研究人员还会通过静止放置于地面上的器皿，一并采集可能遗留在测试对象附近地面上的微生物。为了确保该实验的可靠性并印证结果，研究人员招募了更多的测试对象进行了第二轮实验。待测试对象处于无菌环境下一段时间后，研究人员便会采集相应的微生物样本。

研究人员对样本中的微生物DNA进行分析后，发现了诸多寄生于人体口腔、鼻腔、体表、肠道，甚至女性阴道内的细菌。更为神奇的是，研究人员发现这些飘浮于人体四周的微生物们并非“杂乱无章”，每个人身边的“微生物云”，都有着自身独特的个体菌群特征。

从“微生物云”中所含的特定细菌种类来说，这一研究发现可以帮助人们了解疾病传播。譬如，在一些人的“微生物云”中发现的病毒或者寄生在健康人鼻腔或体表内的细菌，有助于研究人员分析、判断某类疾病传播的途径。但“微生物云”的个人菌群专属特性，更令其在人体认定，尤其是犯罪嫌疑人身份识别上有着极大的应用前景。法国著名犯罪鉴识专家埃德蒙·洛卡德曾提出过著名的物质交换原理，即根据案件现场中物质发生交换的性质与范围，不仅可以将证据种类、现场部位与被害人相互连接，且可以与特定的活动进行联系。研究人员认为，专属“微生物云”同样存在着物质交换的现象。人们的一举一动之间，都会影响到身体四周的“微生物云”。当身边有旁人经过，或者与他人发生接触时，即意味着两者之间的“微生物云”发生着交换。这种相互作用，每时每刻都发生在人们活动的空间里。

鉴于“微生物云”的个体菌群特征，在犯罪现场调查时，若能采集到特定的样本，即可以帮助执法人员对犯罪嫌疑人的身份进行识别与认定。不过，这一新型技术目前仍处于持续探索阶段。考虑到作案人在犯罪现场上的停留时间较为有限，且处于开放环境中的犯罪现场容易受到各类因素的干扰与影响，故这一新型技术的准确性仍须加以进一步验证。

可以“吞食”白色污染的微生物

塑料，可谓现代社会中堪比“双刃剑”的一项发明。这一耐用、轻便、廉价的工业制品在给人类社会带来极大便利的同时，也给人们身处的蓝色星球带来了极大的麻烦。每年世界范围内都会制造出大量含聚对苯二甲酸乙二酯（PET）的难以降解的塑料瓶。全球近200个沿海国家和地区每年产生的塑料垃圾，就高达3亿吨之多。巨量难以降解的白色污染，对于环境与生物都造成了无法估量的破坏与影响。

通常情况下，微生物及其携带的酶是负责生物降解工作的“主力军”。但这一工作能力在白色污染面前，似乎就显得力不从心了。诸多常见的塑料都是烃类物质在特定条件下聚合而成的化学产物，其化学结构对于自然界而言属于外来新生事物，难以在自然界环境下及时、有效降解。从这一程度而言，即使是平时毫不起眼的一次性塑料水杯，都属于“科技之产物”。由于缺少“吞食”塑料成分的微生物以及聚对苯二甲酸乙二酯（PET）具有的较强抗降解性，大量丢弃在海洋和街头的塑料制品，即使超过了半个世纪之久也难以被分解。

针对已然成为全球性问题的白色污染，科学家也在思考如何对地球塑料垃圾进行清除。虽然普通的微生物难以“吞食”这些白色污染，但科学家仍没有放弃从种类繁多的“分解者”——微生物中寻找可以有效“吞食”塑料制品的“超级微生物”。不过，要找到一种能够“嗜吃”塑料的微生物，并非一件易事。有科学家“脑洞大开”，尝试从白色污染物最为密集的区域寻找这种能够“吞食”塑料的微生物。既然微生物想要在被白色污染物包围的环境下生存，其是否已然进化出了一套“吞食”塑料以获得营养与能量的生存技能呢？为此，科学家从一处塑料回收点收集了数百份包括土壤、废水在内的被聚对苯二甲酸乙二酯（PET）污染的样本。在实验室环境下，研究人员将这些样本与聚对苯二甲酸乙二酯（PET）材料予以混合并培养。最终，研究人员发现了一种具有降解PET材料能力的“超级微生物”。当这种微生物黏附在聚对苯二甲酸乙二酯（PET）材料表面时，其能够分解出一种名为聚对苯二甲酸乙二酯（PET）降解酶的蛋白质，从而将PET材料予以有效降解，最后转换成为两种化学结构较为简单的有机物——对苯二甲酸、乙二醇。相较于聚对苯二甲酸乙二酯（PET），对苯二甲酸和乙二醇不仅是有用的工业原料，且比白色污染的处理要容易得多。

尽管能够分解聚对苯二甲酸乙二酯（PET）降解酶的“超级微生物”目前同样处于实验室研究阶段，但在蓝色星球的白色污染问题进一步恶化面前，人们或许手中又多了一种新型武器。

2.聚对苯二甲酸乙二酯（PET）具有的较强抗降解性，使得大量丢弃在海洋和街头的塑料制品，即使超过了半个世纪之久也难以被分解

3.塑料，可谓现代社会中堪比“双刃剑”的一项发明。这一耐用、轻便、廉价的工业制品在给人类社会带来极大便利的同时，也对人们身处的蓝色星球造成了极大的麻烦

能帮你采油的微生物

不可否认，石油是现代社会的重要支柱。蕴藏在自然界中的石油，不少需要通过对油田进行开采来获取石油。当油田在开发之初时，由于油多且厚，底下压力大，石油甚至可以“自喷”而出。随着开采年份的增加，地下压力逐渐变小，人们就需要向地下注水来进行“驱油”，并使用专门设备进行抽油。再过段时间，油田就会逐渐趋于“枯竭”。然而，这并不意味着油田中的石油真的已经枯竭，而是那些容易开采的石油被开采殆尽了。事实上，这些油田中仍蕴含着丰富的石油储量，只不过这些石油用传统方法难以开采。

为了能继续开采这些油田中的石油，科学家们找到了微生物来帮忙。就生物性质来说，微生物多为兼氧菌，无论是在无氧，或是有氧的环境下，微生物都可以存在。它们身处地下时，主要靠石油作为营养来源。通过将微生物与营养源注入地下油层，令微生物得以在其中存活、繁殖。在数千米的地底环境中，微生物可以将石油大分子链转变为小分子链。这一微生物采油技术，不仅能够降低石油的黏度、改善石油的性能，还能提升石油在地层空隙中的流动性。众所周知，在采油的过程中，油井的井壁会被石蜡、泥沙等物质堵塞，进而影响到正常的石油采收率。加入微生物后，其可以将石蜡等物质有效分解，将井壁或地层空隙被堵塞的区域重新疏通。

微生物在自然界环境下随处可见，通过微生物将大分子降解成小分子，其代谢产物不会造成环境的二次污染。因此，利用微生物进行采油的技术，堪称绿色采油方式。相较于其他化学采油技术，微生物采油技术不会受到油田区域的限制。此外，微生物采油技术的成本也较为低廉。人们在使用化学试剂时，往往只能沿着沿线的孔隙管道来输送。但微生物采油技术则不会受此限制。微生物作为一种生物体，有着生存与繁殖的需求，故微生物不得不四处寻找营养物质，从而可以到达更为广阔的区域。

让食物更加美味的微生物

腌酱瓜、泡菜、臭豆腐等食物的口感，似乎源自其自身的独特味道。譬如，原本平淡无奇的白菜，在经过腌制做成泡菜后，其口感瞬间变得酸爽可口。不过，到底是什么让这些食物变得更加味美的？正是由于细菌与真菌等微生物的作用，才让人们有了更为饱满的味蕾体验。

食品科学研究表明，食物中通常含有的脂肪、蛋白质、碳水化合物等营养元素，其体积往往相对较大，难以对人们的味觉与嗅觉带来刺激。不过，食物中所含有的微生物为了自身所需，会将前述大分子降解成脂肪酸、糖类、氨基酸等小分子。随着分子体积的减少，人们得以享受到食物的味蕾体验。此外，微生物为了实现其信息交流等需求，还会合成一些化合物。这些化合物的存在，同样能够令食物产生独特的口感与味道。

4.乳酸类细菌产生的“代谢废物”不仅能够令泡菜的口味更为醇厚，且能使得一些常见的致病菌难以在食物中存活

5.路凯夫青霉菌能够让路凯夫奶酪拥有特殊的辛辣香气。奶酪工人将路凯夫青霉菌加入牛奶后，其便开始了繁殖过程，并在奶酪中留下蓝色的纹路

利用微生物进行食物的发酵与烹饪，在当下已越来越受到人们的关注。譬如，在奶酪的生产与制作过程中，微生物往往会起到极为重要的口感调节作用。更为神奇的是，在各类青霉菌中，有两种即是以奶酪的名字来加以命名的。路凯夫青霉菌（Penicillium roqueforti）能够让路凯夫奶酪拥有特殊的辛辣香气。奶酪工人将路凯夫青霉菌加入牛奶后，其就开始了繁殖过程。为了确保菌群生长所需要的氧气，工人们会用金属针刺在奶酪表面戳出孔洞。路凯夫青霉菌则顺着这些小孔生产，并在奶酪中留下蓝色的纹路。另一种卡芒贝尔青霉菌（Penicillium camemberti），则会在卡芒贝尔奶酪上留有美丽的白色斑纹。有美食家评论到，卡芒贝尔青霉菌在奶酪中的繁殖，不仅会为奶酪带来诸如蘑菇般的香味，更能令奶酪具备黏稠、柔软的质感。

微生物的生产与繁殖，的确能够令食物更加美味。但更为神奇的是，对于某些微生物而言，促使食物变得可口的可能只是其自身的“代谢废物”。寿司可谓利用乳酸类细菌进行发酵的典型范例之一。诚然，现代寿司多在品尝时，加入少许的醋使之变酸，但传统的寿司酸味则是由乳酸类细菌发酵所产生。此外，泡菜也是口感极为独特的一类食物。乳酸类细菌产生的“代谢废物”不仅能够令泡菜的口味更为醇厚，且能使得一些常见的致病菌难以在食物中存活。就乳酸类细菌生存、繁殖的环境来说，其是微生物中少数能够耐受低氧与高盐环境的类别。这些细菌适应了所处环境后，就会大量产生乳酸，而其他大多数细菌则难以在这样的环境下存活。旧金山的酸面包，无疑是当地的一种特色食品。这种面包的特殊口感，同样源自一种名为肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）的乳酸菌的发酵产物。微生物中，能够产生乳酸的细菌足足有几百种，其可以将糖类转化为乳酸。对于此类微生物来说，乳酸只是其自身的代谢重点，或者直接即可称之为“代谢废物”。