【知识拓展】
创新思维与伟大发现
1929年英国的弗来明（Fleming）医生在研究金黄色葡萄球菌（以下简称葡萄球菌）时，平板上偶然污染了一株青酶，他惊奇地发现在青霉菌落的葡萄球菌不能生长。但是权威性的观点认为这是因为青酶菌的生长消耗了培养基中的营养，使其菌落周围的葡萄球菌“饿死”所致。但一直在思考如何消灭可恶的葡萄球菌（引起伤口溃疡）的弗来明却敏锐地感到可能是青霉菌分泌了某种物质杀死或抑制了葡萄球菌的生长。沿着这个崭新的思路设计的实验完全揭示了一个崭新的世界：用一滴青霉培养物的滤液滴在正在生长的葡萄球菌的平板上，几小时后，葡萄球菌奇迹般地消失了！这一发现为人类从微生物中寻找医治传染病的生物药物打开了大门。1943年经弗洛里（Flory）和柴恩（Chain）的继续研究，终于将青酶产生的这种抗生物质——青霉素提纯出来，制成了抗细菌感染的药物。青霉素的问世挽救了无数人的生命，至今经过改造的青霉素系列药物仍在发挥它杀灭病原细菌的巨大威力。随之而兴的造福人类的抗生素工业得到蓬勃发展。科学家敏锐的洞察力、创造性思维和潜心研究的精神成为后人的楷模。
（四）微生物推进经济和社会的可持续发展
经济和社会的可持续发展是世界公认的准则，也是我国的国策，微生物也能推进此国策，目前我国农村大力推广的沼气生态园就是实例。这种沼气生态园，就是将沼气池、厕所、畜禽舍建在日光温室内，成为“四位一体”模式，形成以微生物发酵产沼气、沼液、沼渣为中心的种植业、养殖业、可再生能源和环境保护四结合的生态系统。
这种生态园充分利用太阳能转化为热能，又转化为生物能，其中不仅提高了植物的光合作用，增强了动物的保暖，而且提高了沼气发酵的温度，沼气产量得以倍增。更重要的是，这种生态园的沼气发酵是来自于自然界的许多微生物的混合发酵，发挥了自然界微生物的物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性的作用，因而可以利用天然产生的所有有机物作原料，发酵后的产物也全部能被利用，提供燃料、肥料、饲料等，使种植业、养殖业增产增收，同时还净化了环境，改善了卫生条件。所以生态园在促进了经济和社会发展的同时，使“取”自于自然的物质又“回”到自然，实现了自然界物质的良好循环，这也充分地说明了微生物推进社会和经济的可持续发展。
四、20世纪的微生物学
19世纪中期到20世纪初，微生物研究作为一门独立的学科已经形成，并进行着自身的发展。但在20世纪早期还未与生物学的主流相汇合，当时大多数生物学家的研究兴趣是有关高等动植物细胞的结构和功能、生态学、繁殖和发育、遗传以及进化等；而微生物学家更关心的是感染疾病的因子、免疫、寻找新的化学治疗药物以及微生物代谢等。到了20世纪40年代，随着生物学的发展，许多生物学难以解决的理论和技术问题十分突出，特别是遗传学上的争论问题，使得微生物这样一种简单而又具有完整生命活动的小生物成了生物学研究的“明星”，微生物学很快与生物学主流汇合，并被推到了整个生命科学发展的前沿，获得了迅速发展，在生命科学的发展中作出了巨大的贡献。
（一）多学科交叉促进生物学全面发展
微生物学走出以应用为主的狭窄研究范围，与生物学发展的主流汇合、交叉，获得全面、深入的发展。而首先与之汇合的是遗传学、生物化学。1941年Beadle和Tatum用粗糙脉胞菌分离出一系列生化突变株，将遗传学和生物化学紧密结合起来，不断促进微生物本身向纵深发展，形成了新的基础学科——微生物遗传学和微生物生理学，而且也推动了遗传学的形成。与此同时，微生物的其他分支学科也得到迅速发展，如细菌学、真菌学、病毒学、微生物分类学、工业微生物学、植物病理学、医学微生物学及免疫学等。60年代微生物生态学、环境微生物学等发展起来。这些都是原来独立的学科相互交叉、渗透而形成的。微生物的一切活动规律，包括遗传变异、细胞结构和功能、微生物的酶及生理生化等的研究逐渐发展起来。到了20世纪50年代微生物学全面进入分子研究水平，并进一步与迅速发展起来的分子生物学理论和技术以及其他学科汇合，使微生物学发展成为生命科学领域内一门发展最快、影响最大，体现生命科学发展主流的前沿学科。
微生物学应用广泛，进入20世纪，特别是40年代后，微生物的应用也获得重大进展。
抗生素的生产已经成为现代化的大企业，微生物酶制剂已广泛用于农、工、医各方面；微生物的其他产物，如有机酸、氨基酸、维生素、核苷酸等，都利用微生物进行大量生产。微生物的利用已形成一项新兴的发酵工业，并逐渐朝着人为的、有效控制的方向发展。80年代初，在基因工程的带动下，传统的微生物发酵工业已从多方面发生了质的变化，成为现代生物技术的重要组成部分。
（二）微生物学推动生命科学的发展
1.促进许多重大问题的突破
生命科学由整体细胞研究水平进入分子水平，取决于许多重大问题的突破，其中微生物学起了重要甚至关键性的作用，特别是对分子遗传学和分子生物学的影响最大。我们知道突变是遗传学研究的重要手段，但是只有在1941年Beadl和Taturn用粗糙脉胞菌进行试验才使基因和酶的关系得以阐明，提出一个基因一个酶的假说。有关突变的性质和来源（自发突变）是由于S.luria和M.beldruck（1943年）利用细菌进行的突变所进行的。长期争论而不能得到解决的“遗传物质的基础是什么”的重大理论问题，只有在以微生物为材料所进行的研究获得结果时才无可辩驳地证实：核酸是遗传信息的携带者，是遗传物质的基础。这个重大突破也为1953年Watson-Crick DNA双螺旋结构的提出起了战略性的决定作用，从而奠定了分子遗传学的基础。此外，基因的概念遗传学发展的核心，也与微生物学的研究息息相关。例如著名的“撕裂基因”的发现来源于对病毒的研究；所谓“跳跃基因”（可转座因子）的发现虽然首先来源于对玉米的研究，但最终得到证实和公认是由于对大肠杆菌的研究。基因结构的精细分析、重叠基因的发现，最先完成的基因组测序等都与微生物学发展密不可分。
以研究生命物质的物理、化学结构以及其功能为己任的分子生物学，如果没有遗传密码的阐明，你知道基因表达调控的机制，那将是“无源之水，无本之木”。正是微生物学的研究和发展为其奠定了基础。60年代，Nirenberg等人通过研究大肠杆菌无细胞蛋白合成体系及多聚尿甘酶，发现了聚丙氨酸的遗传密码，继而完成了全部密码的破译，为人类从分子水平上研究生命现象开辟了新的机制，为微分子生物学的形成奠定了基础。此外，DNA、RNA、蛋白质的合成机制以及遗传信息传递的“中心法则”的提出等都涉及微生物学家所作出的卓越贡献。
2.对生命科学研究技术的贡献
微生物学的建立虽然比高等动植物学晚，但发展却十分迅速。动植物由于结构的复杂性及技术发展的限制而发展相对缓慢，特别是人类遗传学的限制更大。20世纪中后期，由于微生物学的消毒灭菌分离培养等技术的渗透和应用的拓宽和发展，动植物可以像微生物一样在平板或三角瓶中培养，可以在显微镜下进行分离，甚至可以像微生物的工业发酵一样，在发酵罐中进行生产。今天的转基因动物、转基因植物的转化技术也源于微生物转化的理论和技术。
70年代，由于微生物学家的许多重大发现，包括质粒载体、限制性内切酶、连接酶、反转录酶等，才导致了DNA重组技术和遗传工程的出现，使整个生命科学翻开新的一页，使人类定向改变生物、根治疾病、美化环境的梦想将成为现实。
