犹如孙悟空的法宝——微生物的变异
犹如孙悟空的法宝——微生物的变异
所谓微生物变异,通俗地讲就是由于自然条件的改变或者人为因素处理,促使一些微生物在某方面改变了亲代传给它的特征,并且还能把得到了的这种特性传给子代。变异可分为暂时变异和永久变异。暂时变异主要由环境因子控制,生物在某一特殊环境下才发生,当回到正常环境下,发生的变异又会恢复正常。永久变异是由遗传因子控制,是由遗传物质的变化而引起的,变异是永久性的。
暂时变异一般是整个细胞群体的每个细胞都同时发生变化。如大肠杆菌在培养很久的老培养基内变成近似球状的菌,当它回到新鲜的培养基内时,它们又可回到原来的杆状。微生物的永久变异是由突变引起的。在没有人为影响条件下自然发生的突变为自发突变。对细菌永久变异研究表明,每个细菌每一世代突变率为10-4~10-10,即1万个到每10亿个细菌中,只有一个细菌发生突变,可见突变率是极低的。
由于变异是微生物的一种奇妙特征,微生物在自然选择作用下,使它们对自然界有极强的适应能力,可以在其他生物不能生存的环境中安居乐业,有的微生物可在90℃的高温中生活得自由自在,有的则在稀酸水中还习以为常,所以它们在自然界中分布最广,简直无处不在。
那么微生物变异对人类有什么益处和害处呢?在生产实践中,可以迫使微生物发生变异,以获得具有优良特性的变种为人类服务。由于微生物在自然条件下,其自发产生变异率太低,要从千千万万个微生物群体中找出来也极其不易,简直是大海捞针。为了获得高产菌株,便利用微生物易变异的特点,使用强烈的物理因素(如X—射线、r—射线、α—射线、β—射线、紫外线等)或化学因素(乙烯亚胺、亚硝基胍、亚硝酸等)对微生物进行处理,强迫它们发生变异,这样人们就可以在较短的时间内获得更多的变异体,从中挑选出所需要的优良变异体。如可使原来吃细粮的微生物改吃粗粮,以达到节约粮食的目的;不耐高温的菌类可使它们适应高温环境,从而解决在大工业生产中的降温问题;通过诱变还可使产量低的菌株,变成产量高的菌株。如在1943年,当时利用产黄青霉生产青霉素,在每毫升发酵液里仅有20个单位,产量很低,因而价格昂贵。通过几十年来利用紫外线及乙烯亚胺等各种手段诱异变异,再加上其他条件的改进,现在应用的变种每毫升发酵液中有几万个单位,大大提高抗菌素的生产水平。链霉素生产菌经变异改造后,今天的产量也比1945年提高数百倍。在生产上还可以利用变种来扩大产品的品种,如生产四环素的菌种变异后,有的能生产去甲基四环素,有的能生产
去甲基金霉素等。
因此,利用微生物变异的特性,不仅能提高产量、扩大品种,而且能提高产品质量,简化生产工艺。所以在目前利用微生物的工业生产中,广泛采用变种是一个极其有效的途径。
但也应该看到微生物易于变异给我们带来益处的同时,也给人类带来威胁,有许多有害或致病微生物可突如其来、猖獗一时,为非作歹,给人们防治疾病带来一定的困难。