自然界中微生物的種數(shù)估計有10萬種，但發(fā)現(xiàn)的僅為10%～20%，而在人類生產(chǎn)和生活中僅開發(fā)利用了已發(fā)現(xiàn)微生物種類的1%，絕大多數(shù)在現(xiàn)有條件下還不能被培養(yǎng)出來。為什么會出現(xiàn)這種情況？下面一起來了解下微生物難培養(yǎng)生長的四大原因。
原因一：自然環(huán)境的難模擬性
地球上微生物無處不在。如，每克肥沃的土壤約含20億個微生物，而每克貧瘠的土壤也含3億～5億個微生物;一只手含4萬～40萬個細菌，洗凈后約含300個細菌;在85 km的高空、11 km的深海、2 km的地層以及100℃的溫泉、－250℃低溫環(huán)境均有微生物的存在。微生物生存的環(huán)境類型也是多種多樣的，除了普通的自然環(huán)境外，還存在著各種極端環(huán)境，盡管人們已經(jīng)從中分離出一些微生物種群，然而由于極端環(huán)境復(fù)雜多變，在目前的條件和設(shè)備下，自然環(huán)境中微生物生長所需要的各種適宜條件在實驗室還無法被完全滿足，而為了達到研究的目的，通常簡化了培養(yǎng)條件。如，由于不了解或不完全了解微生物生長所需的營養(yǎng)成分及某些特定的化學(xué)物質(zhì)，將微生物接種于只具有固定配方的凝固的平板或靜止的液體培養(yǎng)基中，并置于恒溫、恒濕、黑暗等單一環(huán)境中，這樣就可能造成那些在自然界中可以生長繁殖的微生物，在純培養(yǎng)中生長條件得不到滿足，從而導(dǎo)致了微生物的不可培養(yǎng)性。
原因二：微生物間的相互關(guān)系
在自然界中，多種微生物組成了各種集體環(huán)境，它們相互協(xié)作，共同完成了各種復(fù)雜的物質(zhì)和能量代謝。微生物間的相互關(guān)系雖然很多，但主要可以歸納為種間的共生關(guān)系及群體感應(yīng)。微生物群體之間提供生長所需的生長因子，或通過感知外界環(huán)境的變化，來調(diào)整群體行為。這些關(guān)系是微生物生長所必需的。但人們在進行常規(guī)的微生物分離培養(yǎng)過程中，通常會忽視這些群體效應(yīng)，當(dāng)微生物從天然環(huán)境驟然轉(zhuǎn)入人為設(shè)置的培養(yǎng)環(huán)境時，原生境中的生態(tài)依存關(guān)系遭到破壞，菌群間的生物信息交流體系也會發(fā)生根本性的改變，適應(yīng)性強的物種生長迅速，而生長緩慢的微生物類型則因營養(yǎng)物的匱乏以及種群信息流通的障礙而受到抑制。
原因三：人工營養(yǎng)基質(zhì)濃度過高或氧化環(huán)境壓力的影響
以傳統(tǒng)方法培養(yǎng)時，通常采用營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，以期達到微生物快速生長和最大生物產(chǎn)量，結(jié)果分離的大多為生長迅速且偏愛豐富營養(yǎng)的微生物。而在自然界中，除了一些利用高濃度營養(yǎng)物的微生物種群外，其余大部分微生物是以中低營養(yǎng)甚至是寡營養(yǎng)方式生活的。當(dāng)微生物從自然環(huán)境轉(zhuǎn)移到營養(yǎng)豐富的人工培養(yǎng)基時，一些攝取營養(yǎng)能力強的微生物會應(yīng)運而生，而寡營養(yǎng)的微生物就會因高濃度營養(yǎng)物基質(zhì)的抑制而停止生長。另外，自然環(huán)境中的微生物在人工培養(yǎng)基上好氧條件培養(yǎng)時，一些適應(yīng)性強的種類迅速生長，在生長代謝過程中產(chǎn)生大量的過氧化物、自由基和超氧化物，使生長速率較慢或適應(yīng)能力較差的微生物受到毒害抑制，或者處于休眠狀態(tài)，甚至死亡。
原因四：判斷微生物生長的常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)不完善
人們在篩選分離新的微生物菌株時，常常根據(jù)研究內(nèi)容的需要，有目的地選用固定的培養(yǎng)基及培養(yǎng)條件進行人工培養(yǎng)，營養(yǎng)成分相對單一。在自然條件下，往往是幾種甚至許多微生物混雜在一起，而在實驗室條件下接種到人工培養(yǎng)基時，那些適合人工培養(yǎng)條件的微生物攝取了大量營養(yǎng)成分，生長迅速，而生長緩慢的微生物的生長受到了抑制，而用現(xiàn)有的判斷微生物生長狀況的常規(guī)標(biāo)難以觀察到這些微生物的生長，被認為“不可培養(yǎng)”。
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