微生物抗毒

 

現代工業一方麵給人們的生活帶來方便及舒適，但另一方麵不可避免地影響著環境及環境中的微生物。例如，為了追求糧食高產，現在世界各國都大量使用化肥和農藥（殺蟲劑、除草劑），而化學肥料和農藥的大量使用就容易改變土壤酸堿度及成分，造成土壤微生物群落的變化，嚴重的可導致土壤板結，使土壤肥力降低。而農藥通常不僅殺死有害昆蟲等，田間的有益生物也在劫難逃。而且有的農藥極難被降解，在環境中的殘留時間很長，造成一代代積累，對環境造成極大的破壞。

　　微生物個體微小、繁殖迅速、數量巨大、代謝能力強速度快、易於突變，它們較其它生物更易適應環境。當環境條件發生變化，例如有新的化合物存在時，某些微生物能逐步發生改變以適應環境的變化。它們可能通過自然突變形成新的突變種，也可能通過在細胞內產生新的功能而適應新環境。這些特征使得微生物成為汙染物降解中的主力軍。

　　當前已知的環境汙染物質達數百萬種，其中包括有機汙染物如塑料、尼龍等“白色汙染”類；農藥（殺蟲劑、除草劑）、染料等難降解類；抗生素類；石油及石化產品類等等。無機汙染物有氨、硝酸鹽、汞、砷等等。在自然條件下，有些人工合成的大分子化合物不能被微生物降解（如塑料薄膜類的“白色汙染”），有些能被降解但速度很慢（如各種染料和農藥）。現在人們通過生物技術，例如人工篩選或者基因改良可以得到比野生菌株降解效率提高很多的優良菌株，從而為治理環境汙染物提供了重要的工具。

　　微生物在與環境汙染物的相互作用中不是完全被動的，很多微生物在與環境的相互作用中有積極主動的一麵。像不少致病性細菌對青黴素具有抗藥性一樣，很多微生物對各種重金屬汙染也有抗性。微生物為什麽能抵抗重金屬毒性呢？一般來說原因不外乎下麵幾種：

　　1，減少吸收，使微生物細胞內的重金屬含量保持在很低的水平而不產生對細胞的毒害作用。如一種金黃色葡萄球菌對Cd²⁺的抗性就是如此。

2，增加排出，有些微生物可以通過主動的方式把細胞內的重金屬離子排出細胞外，從而維持細胞內的低含量水平。如一種芽孢杆菌對銅的抗性。

　　3，氧化還原作用，很多微生物可以通過氧化作用或還原作用（多數情況）把重金屬從毒性較高的價態轉變成為毒性較低的價態，從而解除了重金屬的毒性。例如對汞的抗性即是如此，自然界中有很多微生物（大腸杆菌、假單胞菌、芽孢杆菌等等）可以把高毒性的Hg²⁺還原成為低毒的Hg⁰，形成沉積或揮發到大氣中。另外，自然界還有些微生物（大腸杆菌、芽孢杆菌等）可以將高毒的Cr⁶⁺還原成為低毒的Cr³⁺，從而達到解毒的作用。這一原理被應用於電鍍廢水的生化處理。

　　4，在細胞外產生可以結合（包括細胞表麵吸附）有毒重金屬離子的結合物，從而減少環境中毒性重金屬的濃度，達到解毒的目的。如大腸杆菌的抗銅作用即是如此，它可以分泌能結合銅離子的蛋白質，從而降低了銅離子的有效濃度。另外，很多微生物還可以產生H₂S，以非特異性的方式結合各種重金屬離子，如硫酸鹽還原菌即可產生硫化氫結合Fe²⁺等離子。

 

5，吸附作用。很多微生物的細胞表麵具有特殊的結構，可以吸附重金屬離子，從而達到減少溶液中重金屬離子的濃度。有些酵母菌可以吸附很多重金屬（如鉛、金、銀、鎳、鈾等）或它們的離子，吸附量甚至可達到細胞幹重的90％，科學家已經應用微生物的這一特性成功地從各種溶液中回收銀、金、鈾等貴重金屬。

　　許多有機汙染物本來是作為殺蟲劑、殺菌劑、除草劑、防腐劑等而被開發出來，並大量生產和廣泛使用的。它們是人工合成的本來在自然界不存在的化合物，一般來說，都是有毒的。它們的使用給工農業生產帶來豐收的同時，也廣泛地汙染著環境。它們可以殺菌或防腐，說明它們對微生物也是有毒有害的，主要表現在以下幾個方麵的作用：

　　（1）造成微生物細胞的裂解，如表麵活性劑；

　　（2）破壞微生物細胞的能量代謝作用，許多農藥有此作用；

　　（3）抑製微生物細胞各種酶的活性，導致微生物死亡，許多農藥有此作用；

　　（4）作為蛋白質變性劑使微生物細胞中的蛋白質變性而死亡，許多洗衣粉和農藥有此作用；

　　（5）破壞微生物細胞中金屬蛋白和金屬酶的功能，金屬螯合劑有此作用；

　　（6）破壞微生物細胞的遺傳物質，許多強化學誘變劑如硝基類化合物等有此作用；

　　（7）抑製微生物細胞合成功能蛋白，如許多農藥可以幹擾或破壞細胞內的蛋白質合成。

　　至於殘留在農田中的農用薄膜，主要是對微生物生態係統功能的破壞。由於它們的存在，阻斷了微生物生態係統中的正常的物質、能量和信息的流動與轉化，而使其喪失或改變了正常的功能。