微生物学复兴的机遇, 挑战和趋势

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1、微生物学复兴的机遇、挑战和趋势——“微生物学”教材编后随笔沈萍陈向东（武汉大学生命科学学院）我国第一部全彩色新版“微生物学”教材已在2009年8月份由高等教育出版社出版，该教材从内容到形式力求做到与国际同类先进教材接轨。该书的字字句句都包含着每位编者对微生物学的深情和热爱，渗透着他（她）们的汗水和和辛劳。作为主编，我们为有这样的同行和朋友，有如此团结、长期合作的团队而感到骄傲，为我们共同为我国微生物学教育事业做出了应有的贡献而感到欣慰。自2000年以来的9年间，我们这个团队连续编写出版了三本在全国颇具影响的“微生物学”教材，在教材的编

2、写过程中促使我们去学习许多新的知识，关注微生物学的进展，特别是2009年这本教材的编写和出版，更激起了我们对微生学的未来和发展趋势的关注，除了教材上已有的相关内容外，我们在这里，将进一步浅述在当前形势下，微生物学发展的机遇、挑战和趋势，以飨读者。微生物学的发展曾经历了二个辉煌的黄金时代，即：从19世纪中期到20世纪初的第一个黄金时代和从20世纪40年代到70年代末的第二个黄金时代，其后走入低谷。但近20年来，随着基因组学、结构生物学、生物信息学、PCR技术、高分率荧光显微镜及其它物理化学理论和技术等的应用，使微生物学的研究取得一系突破

3、性进展，揭示了许多令人惊奇的生命现象，从微观（细胞结构和功能、基因和基因组、生物大分子）到宏观（微生物生态，环境微生物学）研究微生物获得的成果，开始或正在改变许多传统的概念和观点；微生物学家开始从传统的实验室纯培养物的研究走向自然环境，研究自然环境（包括浩瀚海洋海底黑烟囱和沉积物以及其它极端环境）中微生物的生理、遗传及其群体间的相互作用，使人们对微生物的生物多样性、巨大的生物量及其对整个地球物质循环重要性的理解翻开了新的一页。微生物学己走出其低谷，开始进入它的第三个黄金时代。一、历史上微生物学发展的二个黄金时代历史上，微生物学的发展曾

4、经历了二个黄金时代〔1-3〕，虽然具体的年代划分有所差异，但其内容和观点却趋向一致。第一个黄金时代是从19世纪中期到20世纪初（约1857-1914），这个阶10段，微生物研究作为一门独立的学科已经形成，并因在传染病方面取得的巨大成就而迅速发展，当时，接连不断地发现人和动植物疾病的致病因子，如：引起炭疽病、疟疾病、肺结核、肺炎、鼠疫、烟草花叶病、梅毒等重大疾病的致病因子以及新的诊断和预防方法，如：用肥达氏试验（Widaltest）来检查伤寒病，用华塞曼氏试验（Wassermanntest）来检查梅毒等，并研制出了炭疽疫苗、狂犬疫苗。此

5、外，在微生物的纯培养、分类等技术方面也获得重大突破。出现了微生物学发展的第一个黄金时代。这个时期的微生物学，是进行着自身的独立发展，还末与当时生物学的主流相汇合。第二个黄金时代是从20世纪40年代到70年代末（约l944-l977），这个阶段，微生物学走出了独自发展，以应用为主的研究范围，与生物学发展的主流汇合、交叉，获得全面、深入的发展，形成了该领域的许多分支学科。微生物是最小最顽强的生命，也是最易操作的生命体，生命科学由整体或细胞研究水平进入分子水平，取决于许多重大理论问题（遗传密码、基因概念、遗传的物质基础等）的突破，其中微生物

6、学起了重要甚至关键的作用；微生物中的许多新发现（转化、转导、接合、操纵子模型、质粒、转座子、限制性内切酶、逆转录酶、三域学说等）不仅使微生物学的理论和应用获得长足发展，而且极大地推动了现代生物学即分子生物学的建立和发展，为基因工程、重组DNA技术的建立做出了巨大贡献〔4〕，可以说，分子生物学早期的建立和发展是源于微生物，那时，任何想从事现代生物科学研究的人，无论是有意还是无意，都不得不成为微生物学家。微生物学再一次被推到了整个生命科学发展的前沿，形成了微生物学发展的第二个黄金时代。二、微生物学复兴的机遇和挑战1，微生物学发展的低谷〔3

7、,5〕20世纪70年代末期到90年代初，这一段时间，从事真核生物研究的科学家很快将微生物研究中获得的新发现和相关技术用于自己的研究领域，使高等动植物，包括人类的分子生物学研究及其应用迅速发展。微生物学的发展却处于低谷，微生物中的模式菌，如大肠杆菌等只是用作为克隆、表达、研究真核生物基因的受体，或用于生产疫苗（如1986年第一个遗传工程生产的乙肝疫苗批准用于人类，并在1990年，开始了首次人类基因治疗试验）等，高等真核生物的研究蓬勃发展。微生物学本身的研究成果不突出，从微生物学教科书中，以表格形式列举的“微生物学发展中的一些重要事件”（

8、SomeImportantEventsintheDevelopmentofMicrobiology）10可看出，从l979年-1995年这段时间，除了分离和鉴定了人免疫缺陷病毒这一项重大微生物成果外，几乎没有其它重要进展