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世界上1%的微生物为人类提供了抗生素，如今该是开发和利用那剩下99%的微生物的时候了……
在阅读“科学家的细菌育儿所”一文之前，让我们先普及一下来了解以下的几点知识：
1.什么是微生物
微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。形体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。但也有少数微生物是肉眼可以看见的，像蘑菇、灵芝等真菌也是属于微生物中的重要成员。本文的“主人公”细菌，当然也是微生物家族的重要成员了！
2.为什么要研究微生物
首先，生命活动的基本规律，大多数是在研究微生物的过程中首先被阐明的。例如，利用酵母菌的无细胞制剂进行酒精发酵的研究，阐明了生物体内糖酵解的途径。其次，微生物学为分子遗传学和分子生物学的创立、发展提供了基础和依据，而且是它们进一步发展的必要工具。举例来说，DNA双螺旋结构的确定、遗传密码的揭露、中心法则的建立、RNA逆转录酶的发现，以及基因工程的诞生，都是用微生物做实验完成的。第三，微生物学是基因工程乃至生物工程的主角。基因工程实质上是体外切割和重组DNA片段的过程，而其中所需的供体、受体、载体及工具酶等“角色”，大都要由微生物来承担和完成。第四，微生物的多样性，归根到底是基因的多样性，它为研究生命科学提供了丰富的基因库。第五，通过微生物的研究获取新的抗生素。1928年英国细菌学家弗莱明就是通过研究细菌发现了世界上第一种抗生素———青霉素的。
3.如何来研究微生物
科学家目前最常用的方法就是在实验室用培养皿培养微生物，然后再进行研究。培养皿是一种用于微生物培养或细胞培养的实验室器皿，由一个平面圆盘状的底和一个盖组成，一般用玻璃或塑料制成。做这些研究也离不开细胞培养技术，另一方面，大多数的研究都是为了产生经济效益，细胞培养技术的高低可以直接影响到一些生物产业的生产能力。细胞培养技术无疑就成为了细胞生物学的基本技术。
舀起一撮土，或用棉签擦拭口腔中的脸颊内侧，不出意外你什么也没看见，但在那一撮土里，或在你擦拭过脸颊内侧的棉签上，一定聚集了大量对人类来说依然神秘的各种微生物。
听起来也许有些奇怪，我们用来对抗细菌的抗生素，通常都来自于细菌。事实上，许多细菌的抗生素分子就是它们在生存竞争中对付其他种类细菌的武器。以往研究人员就是通过这种途径来发现抗生素的。他们将不同种类的细菌放在同一个培养皿中，如果发现某个种类的细菌群落能够独霸一方，周围其他种类的细菌在生存竞争中都败下阵来，被彻底清理干净，那就是一个明显的信号，表明这个细菌群落已经产生了能够杀死其他细菌的抗菌分子。然后研究人员通过多年辛勤的实验，将这种抗菌物质分离出来，并对其安全性进行检测确定之后，研发出医生用来治疗病人的抗生素产品。
为什么大多数细菌很难在实验室的培养皿中培养成功呢？一个原因是它们的生长速度太慢，另一个原因可能是它们需要某些化学物质的平衡，而培养皿中通常无法提供这些条件来满足它们的需要。
那么是否可以改变一下以往的做法，比如：将细菌群落在培养皿中“养育”的时间从过去通常的几天时间延长到几个星期，或者尝试各种不同化学物质的组合呢？
20世纪70年代，日本微生物学家首次开始了对这些“娇贵”微生物进行培养的尝试，并与美国密歇根大学的研究人员合作，通过在培养皿中提供不同的营养物质，以及延长细菌培养时间的办法，在土壤样本中培养出了5%～10%的微生物。
美国西雅图弗瑞德·哈金森癌症研究中心研究人类微生物学的戴维·弗雷德里克斯也进行了类似的尝试。在对一种人类女性阴道致病细菌进行研究的过程中，他对其中一两种微生物连续培养了几个星期，他还在培养皿中加入了来自人类女性阴道的代谢物。他发现，通过这些方法，可以诱导促使不同微生物群落的生长。
在寻找新抗生素的道路上，埃普斯坦并不只将目光放在地球表面几厘米的表层土壤中，他对开发广袤海洋中的庞大微生物资源也产生了极大的兴趣，他说，海洋是我们寻找抗生素的巨大宝库。他希望能开发出一种适合海洋环境的新版本的iChip。目前，他已经开发出一种可以放进牙套中的iChip，用它来培育口腔中的微生物。
弗雷德里克斯也很看好这一技术，他说他会将这一技术应用于他的专业研究领域：人类女性阴道微生物，也许可以考虑将iChip封装在类似节育环的装置里。
微小而强大的微生物，虽然我们看不到它们，虽然它们隐藏在我们的身体深处，但通过研究人员不懈的努力，微生物领域内的“暗物质”之谜正在被慢慢揭开，微生物造福人类的未来，我们期待着。
驯养微生物
为什么大多数微生物无法在培养皿中成长？可能是因为培养皿中的化学物质和食物无法适合它们的需要，现任美国东北大学特聘教授的斯拉瓦·埃普斯坦的想法与众不同。
土壤自然环境中的许多微生物会有一个很长的休眠期。埃普斯坦认为，它们何时苏醒，并不取决于周围环境的影响，比如新的食物来源等，而完全是一种随机的行为。
有证据表明这些沉睡中的微生物的存在。埃普斯坦的实验室和其他一些实验室的结果都表明，将一些细菌或真菌样本放在培养皿中几个月，其中的一些种类就会随机生长起来。
然而，事情并非如此简单。因为即使你得到了这样一个土壤中的微生物群落，然后将它们放在培养皿中培养，通常也极不稳定。
埃普斯坦对此解释道，休眠的细菌细胞有些像生物体体内可生长为任何其他类型细胞的干细胞，他认为这些细菌的细胞基因也是一样，它们适应于各种不同的环境或开启或关闭，但只要一旦开始增殖，就会固定于某个特定的模式。这意味着，如果你将某种细菌的细胞转移到新的环境中，它们会不知所措而停止生长。
但如果某种微生物进入休眠状态，其基因表达就会被重新设定。因此如果你想要在一个新的环境中培养某个微生物菌落，就必须使用休眠的细胞。研究人员发明了一种微生物“育儿所”iChip，可让微生物在里面“快乐”生长。土壤样本中混合的微生物中，有休眠细胞，也有生长中的细胞，有效增加休眠细胞的数量可提高实验室里培养微生物的成功率，按照埃普斯坦的说法，你得“驯养”这些微生物。
在阅读“科学家的细菌育儿所”一文之前，让我们先普及一下来了解以下的几点知识：
1.什么是微生物
微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。形体微小，结构简单，通常要用光学显微镜和电子显微镜才能看清楚的生物，统称为微生物。但也有少数微生物是肉眼可以看见的，像蘑菇、灵芝等真菌也是属于微生物中的重要成员。本文的“主人公”细菌，当然也是微生物家族的重要成员了！
2.为什么要研究微生物
首先，生命活动的基本规律，大多数是在研究微生物的过程中首先被阐明的。例如，利用酵母菌的无细胞制剂进行酒精发酵的研究，阐明了生物体内糖酵解的途径。其次，微生物学为分子遗传学和分子生物学的创立、发展提供了基础和依据，而且是它们进一步发展的必要工具。举例来说，DNA双螺旋结构的确定、遗传密码的揭露、中心法则的建立、RNA逆转录酶的发现，以及基因工程的诞生，都是用微生物做实验完成的。第三，微生物学是基因工程乃至生物工程的主角。基因工程实质上是体外切割和重组DNA片段的过程，而其中所需的供体、受体、载体及工具酶等“角色”，大都要由微生物来承担和完成。第四，微生物的多样性，归根到底是基因的多样性，它为研究生命科学提供了丰富的基因库。第五，通过微生物的研究获取新的抗生素。1928年英国细菌学家弗莱明就是通过研究细菌发现了世界上第一种抗生素———青霉素的。
3.如何来研究微生物
科学家目前最常用的方法就是在实验室用培养皿培养微生物，然后再进行研究。培养皿是一种用于微生物培养或细胞培养的实验室器皿，由一个平面圆盘状的底和一个盖组成，一般用玻璃或塑料制成。做这些研究也离不开细胞培养技术，另一方面，大多数的研究都是为了产生经济效益，细胞培养技术的高低可以直接影响到一些生物产业的生产能力。细胞培养技术无疑就成为了细胞生物学的基本技术。
舀起一撮土，或用棉签擦拭口腔中的脸颊内侧，不出意外你什么也没看见，但在那一撮土里，或在你擦拭过脸颊内侧的棉签上，一定聚集了大量对人类来说依然神秘的各种微生物。
听起来也许有些奇怪，我们用来对抗细菌的抗生素，通常都来自于细菌。事实上，许多细菌的抗生素分子就是它们在生存竞争中对付其他种类细菌的武器。以往研究人员就是通过这种途径来发现抗生素的。他们将不同种类的细菌放在同一个培养皿中，如果发现某个种类的细菌群落能够独霸一方，周围其他种类的细菌在生存竞争中都败下阵来，被彻底清理干净，那就是一个明显的信号，表明这个细菌群落已经产生了能够杀死其他细菌的抗菌分子。然后研究人员通过多年辛勤的实验，将这种抗菌物质分离出来，并对其安全性进行检测确定之后，研发出医生用来治疗病人的抗生素产品。
为什么大多数细菌很难在实验室的培养皿中培养成功呢？一个原因是它们的生长速度太慢，另一个原因可能是它们需要某些化学物质的平衡，而培养皿中通常无法提供这些条件来满足它们的需要。
那么是否可以改变一下以往的做法，比如：将细菌群落在培养皿中“养育”的时间从过去通常的几天时间延长到几个星期，或者尝试各种不同化学物质的组合呢？
20世纪70年代，日本微生物学家首次开始了对这些“娇贵”微生物进行培养的尝试，并与美国密歇根大学的研究人员合作，通过在培养皿中提供不同的营养物质，以及延长细菌培养时间的办法，在土壤样本中培养出了5%～10%的微生物。
美国西雅图弗瑞德·哈金森癌症研究中心研究人类微生物学的戴维·弗雷德里克斯也进行了类似的尝试。在对一种人类女性阴道致病细菌进行研究的过程中，他对其中一两种微生物连续培养了几个星期，他还在培养皿中加入了来自人类女性阴道的代谢物。他发现，通过这些方法，可以诱导促使不同微生物群落的生长。
在寻找新抗生素的道路上，埃普斯坦并不只将目光放在地球表面几厘米的表层土壤中，他对开发广袤海洋中的庞大微生物资源也产生了极大的兴趣，他说，海洋是我们寻找抗生素的巨大宝库。他希望能开发出一种适合海洋环境的新版本的iChip。目前，他已经开发出一种可以放进牙套中的iChip，用它来培育口腔中的微生物。
弗雷德里克斯也很看好这一技术，他说他会将这一技术应用于他的专业研究领域：人类女性阴道微生物，也许可以考虑将iChip封装在类似节育环的装置里。
微小而强大的微生物，虽然我们看不到它们，虽然它们隐藏在我们的身体深处，但通过研究人员不懈的努力，微生物领域内的“暗物质”之谜正在被慢慢揭开，微生物造福人类的未来，我们期待着。
驯养微生物
为什么大多数微生物无法在培养皿中成长？可能是因为培养皿中的化学物质和食物无法适合它们的需要，现任美国东北大学特聘教授的斯拉瓦·埃普斯坦的想法与众不同。
土壤自然环境中的许多微生物会有一个很长的休眠期。埃普斯坦认为，它们何时苏醒，并不取决于周围环境的影响，比如新的食物来源等，而完全是一种随机的行为。
有证据表明这些沉睡中的微生物的存在。埃普斯坦的实验室和其他一些实验室的结果都表明，将一些细菌或真菌样本放在培养皿中几个月，其中的一些种类就会随机生长起来。
然而，事情并非如此简单。因为即使你得到了这样一个土壤中的微生物群落，然后将它们放在培养皿中培养，通常也极不稳定。
埃普斯坦对此解释道，休眠的细菌细胞有些像生物体体内可生长为任何其他类型细胞的干细胞，他认为这些细菌的细胞基因也是一样，它们适应于各种不同的环境或开启或关闭，但只要一旦开始增殖，就会固定于某个特定的模式。这意味着，如果你将某种细菌的细胞转移到新的环境中，它们会不知所措而停止生长。
但如果某种微生物进入休眠状态，其基因表达就会被重新设定。因此如果你想要在一个新的环境中培养某个微生物菌落，就必须使用休眠的细胞。研究人员发明了一种微生物“育儿所”iChip，可让微生物在里面“快乐”生长。土壤样本中混合的微生物中，有休眠细胞，也有生长中的细胞，有效增加休眠细胞的数量可提高实验室里培养微生物的成功率，按照埃普斯坦的说法，你得“驯养”这些微生物。