無處不在的微生物，究竟靠啥活著呢？

出品：科普中國

作者：觀世入微團隊

監(jiān)制：中國科普博覽

眾所周知，生物需要從外界取得進行生命活動的原料和燃料。用生物學家的話來說，生物為了生命活動而從外界獲取需要的物質的過程就是營養(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)同樣是其進行生命活動的基礎。微生物需要的營養(yǎng)和人對營養(yǎng)的需要沒有本質的區(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，因為這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，因為微生物細胞中的許多成分都是由碳元素構成的，同時碳源又為微生物提供能量，供它們運動和進行各項生命活動。

（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，從簡單的無機含碳化合物如二氧化碳、碳酸鹽等到比較復雜的有機物（糖類、醇類、酸類等），更為復雜的有機大分子如蛋白質、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菌，發(fā)現它不僅能利用葡萄糖、果糖，還可以利用不少有機酸，甚至可以利用石炭酸（苯酚）和對人和動物有劇毒的腐胺、精胺和色胺等尸體腐敗后產生的化合物。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)細菌只能利用簡單的有機化合物甲醇和甲烷作為碳源。

氮源

我們平時所吃的肉或者喝的牛奶中含有較多的蛋白質。蛋白質由氨基酸組成，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，動植物能利用的氮源微生物都能利用，而一般植物和動物不能利用的空氣中的氮氣，微生物也能利用。

（圖片來源：Veer圖庫）

氮源是微生物生長繁殖時合成原生質和細胞其它細胞結構的原材料。就像長期缺少蛋白質的兒童長不高一樣，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。但是有些細菌，例如硝化細菌能利用銨鹽、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所需能量的物質。例如太陽光的光能就是許多可以進行光合作用的細菌的直接能源。自然界中的不少物質，如葡萄糖、淀粉等，既可作為碳源，又可作為能源；蛋白質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。至于空氣中的氮氣，則只能提供氮源。

（圖片來源：Veer圖庫）

無機鹽

人需要吃鹽、補鈣，莊稼需要用草木灰補充鉀。像普通生物一樣，微生物的生命活動中，除了需要碳源、氮源和能源之外，還需要其它物質的支持，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機鹽或礦質營養(yǎng)。這些無機鹽是組成生命物質的必要成分，或是維持正常生命活動必需的，有些則是用于促進或抑制某些物質的產生。

（圖片來源：Veer圖庫）

生長因子

人和動物需要維生素，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物質，它們也是微生物維持生命活動不可缺少的物質。例如酵母菌和乳酸細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。還有些微生物能產生過量的生長因子，因此可以利用它們來生產維生素，例如人們常常需要補充的維生素B2（核黃素）就是利用一種酵母菌生產的。

水

同一切生物一樣，微生物的營養(yǎng)中不可缺少水。水是微生物細胞的主要化學組成之一。生命活動基本上是通過一系列化學反應實現的，這些化學反應絕大多數是在水中進行的。細胞內外物質的交換，通常也是溶解在水中進行的；水還可以維持生命大分子例如核酸、蛋白質的分子結構穩(wěn)定性；水還可以參與體內的化學反應例如水解、水合反應等。

（圖片來源：Veer圖庫）

結語

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轉不可或缺的一環(huán)哦！

編輯：孫晨宇