無處不在的微生物，究竟靠啥活著呢？

出品：科普中國

作者：觀世入微團(tuán)隊(duì)

監(jiān)制：中國科普博覽

眾所周知，生物需要從外界取得進(jìn)行生命活動(dòng)的原料和燃料。用生物學(xué)家的話來說，生物為了生命活動(dòng)而從外界獲取需要的物質(zhì)的過程就是營養(yǎng)。營養(yǎng)是生物的基本功能。

（圖片來源：Veer圖庫）

而微生物也是有生命的物體，營養(yǎng)同樣是其進(jìn)行生命活動(dòng)的基礎(chǔ)。微生物需要的營養(yǎng)和人對營養(yǎng)的需要沒有本質(zhì)的區(qū)別，但可以提供給微生物作食物的東西可要比人或動(dòng)物能夠利用的食物種類多得多。微生物需要的營養(yǎng)要素可分為六大類，即碳源、氮源、能源、無機(jī)鹽、生長因子和水。

碳源

我們常吃的主食，如米飯、饅頭或面包，它們的主要成分叫做碳水化合物，因?yàn)檫@些化合物的分子中含有比較多的碳元素，所以也叫做碳源。它也是微生物食物中的一種主要口糧，因?yàn)槲⑸锛?xì)胞中的許多成分都是由碳元素構(gòu)成的，同時(shí)碳源又為微生物提供能量，供它們運(yùn)動(dòng)和進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)。

（圖片來源：Veer圖庫）

能被各種微生物利用的碳源種類極其多樣，從簡單的無機(jī)含碳化合物如二氧化碳、碳酸鹽等到比較復(fù)雜的有機(jī)物（糖類、醇類、酸類等），更為復(fù)雜的有機(jī)大分子如蛋白質(zhì)、核酸等，都能被微生物作為碳源分解利用，甚至連石油以及對一般生物有毒的腈化合物、二甲苯、酚等也能被一些微生物用作碳源。

哎呦，這些小家伙還真是“不挑食”??！

微生物學(xué)家曾用過90多種碳源喂養(yǎng)一種叫做洋蔥伯克雷爾德氏菌的細(xì)菌，發(fā)現(xiàn)它不僅能利用葡萄糖、果糖，還可以利用不少有機(jī)酸，甚至可以利用石炭酸（苯酚）和對人和動(dòng)物有劇毒的腐胺、精胺和色胺等尸體腐敗后產(chǎn)生的化合物。不過有的微生物所能利用的碳源種類極其有限，例如甲基營養(yǎng)細(xì)菌只能利用簡單的有機(jī)化合物甲醇和甲烷作為碳源。

氮源

我們平時(shí)所吃的肉或者喝的牛奶中含有較多的蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)由氨基酸組成，氨基酸里面含有較多的氮元素，所以這類營養(yǎng)叫做氮源。微生物能利用的氮源種類也比人或植物要多，動(dòng)植物能利用的氮源微生物都能利用，而一般植物和動(dòng)物不能利用的空氣中的氮?dú)?，微生物也能利用?/p>

（圖片來源：Veer圖庫）

氮源是微生物生長繁殖時(shí)合成原生質(zhì)和細(xì)胞其它細(xì)胞結(jié)構(gòu)的原材料。就像長期缺少蛋白質(zhì)的兒童長不高一樣，如果缺少氮源，微生物就難以生長。氮源一般不是作為微生物的能源。但是有些細(xì)菌，例如硝化細(xì)菌能利用銨鹽、亞硝酸鹽作為氮源和能源。

能源

能源是提供微生物生命活動(dòng)所需能量的物質(zhì)。例如太陽光的光能就是許多可以進(jìn)行光合作用的細(xì)菌的直接能源。自然界中的不少物質(zhì)，如葡萄糖、淀粉等，既可作為碳源，又可作為能源；蛋白質(zhì)對于某些微生物來說，是具有碳源、氮源和能源三種功能的營養(yǎng)源。至于空氣中的氮?dú)?，則只能提供氮源。

（圖片來源：Veer圖庫）

無機(jī)鹽

人需要吃鹽、補(bǔ)鈣，莊稼需要用草木灰補(bǔ)充鉀。像普通生物一樣，微生物的生命活動(dòng)中，除了需要碳源、氮源和能源之外，還需要其它物質(zhì)的支持，例如硫、磷、鈉、鉀、鎂、鈣、鐵等元素。上述元素大多是以鹽的形式來提供給微生物的，因此稱它們?yōu)闊o機(jī)鹽或礦質(zhì)營養(yǎng)。這些無機(jī)鹽是組成生命物質(zhì)的必要成分，或是維持正常生命活動(dòng)必需的，有些則是用于促進(jìn)或抑制某些物質(zhì)的產(chǎn)生。

（圖片來源：Veer圖庫）

生長因子

人和動(dòng)物需要維生素，許多微生物也需要維生素。維生素是微生物自身不能合成的微量有機(jī)物質(zhì)，它們也是微生物維持生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)。例如酵母菌和乳酸細(xì)菌必須由外界提供維生素才能夠生長或生長良好。

（圖片來源：Veer圖庫）

有些微生物，例如大腸桿菌、多數(shù)真菌和放線菌能夠自行合成生長因子，不需要從外界獲得。還有些微生物能產(chǎn)生過量的生長因子，因此可以利用它們來生產(chǎn)維生素，例如人們常常需要補(bǔ)充的維生素B2（核黃素）就是利用一種酵母菌生產(chǎn)的。

水

同一切生物一樣，微生物的營養(yǎng)中不可缺少水。水是微生物細(xì)胞的主要化學(xué)組成之一。生命活動(dòng)基本上是通過一系列化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的，這些化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)是在水中進(jìn)行的。細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)的交換，通常也是溶解在水中進(jìn)行的；水還可以維持生命大分子例如核酸、蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；水還可以參與體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)例如水解、水合反應(yīng)等。

（圖片來源：Veer圖庫）

結(jié)語

在自然界中，微生物從其生存環(huán)境中獲取生長所需的各種營養(yǎng)組分。各種類群的微生物能在不同的環(huán)境中生長繁殖。微生物與微生物之間，微生物與其它生物之間有著微妙且難以剝離的聯(lián)系。

別看微生物這么“好養(yǎng)活”，它們卻是自然界正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可或缺的一環(huán)哦！

編輯：孫晨宇