3.微生物与“人类基因组计划”
“人类基因组计划”的全称为“人类基因组作图和测序计划”。这是一项当今世界耗资巨大（30亿美元），其深远意义堪与阿波罗登月计划媲美的最大的科学工程。要完成如此大的工程，除了需要多学科（数、理、化、信息、计算机等）的交叉外，模式生物的先行至关重要，因为模式生物一般背景清楚，基因组小便于测定和分析，可从中获取经验、改进技术方法。而这些模式生物除极少数（如果蝇、线虫、拟南芥等）为非微生物外，绝大部分为细菌和酵母，目前已完成了近20多种独立生活的微生物基因组序列测定，在此过程中由于基因组作图和测序方法的不断改进，大大加快了基因组计划进展。
测序工作只是“计划”的一部分，紧接着是更巨大的工程——后基因组研究，其主要任务是认识基因和基因组的功能。目前微生物基因组序列分析表明，在某些生物中存在一些与人类某些遗传疾病相类似的基因，因此可以利用这些细菌的模型来研究这些基因的功能，为认识庞大的人类基因组及功能提供简便的模式。
总之，20世纪的微生物学一方面在与其他学科的交叉和相互促进中，获得令人瞩目的发展；另一方面也为整个生命科学的发展作出了巨大贡献，并在生命科学的发展中占有重要的地位。
4.我国微生物科学的发展
我国是具有5000年文明史的古国，是对微生物的认识和利用最早的国家之一，特别是在制酒、酱油、醋等微生物产品以及用种痘、麦曲等进行防病治疗等方面做出卓越的贡献。
但微生物作为一门科学进行研究，我国起步较晚。中国学者开始从事微生物研究是在20世纪初，那时一批到西方留学的中国科学家开始较系统地介绍微生物知识，从事微生物研究。
1910~1921年间伍连德用近代微生物学知识对鼠疫和霍乱病原的探索和防治，在中国最早建立起卫生防疫机构，培养了第一支预防鼠疫的专业队伍，在当时这项工作居于国际先进地位。20~30年代我国学者开始对医院微生物学有了较多的实验研究，其中汤非凡等在医学细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出过较高水平的成绩，例如沙眼病原体的分离和确证是具有国际领先水平的开创性工作。30年代开始在高等学校设立酿造科目和农产制造系，以酿造为主要课程，创建了一批与应用微生物学有关的研究机构。魏岩寿等在工业微生物方面做出了开拓性工作。戴芳澜和俞大绒等是我国真菌学和植物病理学的奠基人；陈华葵和张宪武等对根瘤菌固氮作用的研究开创了我国农业微生物学；高尚荫创建了我国病毒学的基础理论研究和第一个微生物学专业。但总的来说，在新中国成立之前，我国微生物学的力量较弱且分散，未形成我国自己的队伍和研究体系，也没有我国自己的微生物工业。
新中国成立后，微生物学在我国有了划时代的发展，一批主要进行微生物学研究的单位建立起来，一些重点大学创设了微生物学专业，培养了一大批微生物学人才。现代化的发酵工业、抗生素工业、生物农药和菌肥工作已经形成了一定规模。特别是改革开放以来，我国微生物学无论在应用和基础理论研究方面都取得了重要的成果，例如我国抗生素的总产量已跃居世界首位，我国的两步法生产维生素C的技术居世界先进水平。近年来，我国学者瞄准世界微生物学科发展前沿，进行微生物基因组学研究，现已完成痘苗病毒天坛株的全基因测序，最近又对我国的辛德毕斯毒株（变异株）进行了全基因组测序。1999年启动了从我国云南省滕冲地区热海沸泉中分离得到的泉生热袍菌全基因组测序，目前取得可喜进展。
我国微生物学进入了一个全面发展的新时期。但从总体来说，我国微生物学发展水平除个别领域或研究课题达到国际先进水平，为国外同行承认外，绝大多数领域与国外先进水平相比，尚有相当大的差距。因此，如何发挥我国传统应用微生物技术的优势，紧跟国际发展前沿，赶超世界先进水平，还需作出艰苦的努力。
五、21世纪微生物学发展的趋势
20世纪的微生物学走过了辉煌的历程，面对21世纪展望她的未来，将是一幅更加绚丽多彩的立体画卷，在这画卷上也可能会出现我们目前预想不到的闪光点。因此，我们在这里只能勾勒一下21世纪微生物学发展的趋势。
（一）微生物基因组学研究将全面展开
所谓“基因组学”是1986由Thomas Roderick首创，至今已发展成为一个专门的学科领域，包括全基因组的序列分析、功能分析和比较分析，是构成、功能和进化基因组学交织的科学。
如果说20世纪刚刚兴起的微生物基因组研究是给“长跑”中的“人类基因组计划”助一臂之力的话，那么21世纪微生物基因组学将在继续作为“人类基因组计划”的主要模式生物，在后基因组研究（认识基因和基因组功能）中发挥不可取代的作用外，会进一步扩大到其他微生物，特别是与农业及环境、资源、疾病有关的重要微生物。目前已经完成基因组测序的微生物主要包括模式微生物、特殊微生物及医用微生物。而随着基因组作图测序方法的不断进步与完善，基因组研究将成为一种常规的研究方法，为从本质上认识微生物自身以及利用和改造微生物产生质的飞跃，并将带动分子微生物学等基础研究学科的发展。
（二）与环境密切相关的微生物学研究将获得长足发展
以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为研究内容的微生物生态学、环境微生物学、细胞微生物学等，将在基因组信息的基础上获得长足发展，为人类的生存和健康发挥积极的作用。
（三）微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视
微生物生命现象的特性和共性可概括为：①微生物具有其他生物不具备的生物学特性，例如可在其他生物无法生存的极端环境下生存和繁殖，具有其他生物不具备的代谢途径和功能、化能营养、厌氧生活、生物固氮和不释放氧的光合作用等，反映了微生物的多样性；②微生物具有其他生物共有的基本生物特性，生长、繁殖、代谢、共用一套遗传密码等，甚至其基因组上含有与高等生物同源的基因，充分反映了生物高度的统一性；③微生物个体小、结构简单、生长周期短、易大量培养、易变异、重复性强等优势，十分易于操作。微生物具备生命现象的特性和共性，将是21世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生命的起源和进化、物质运动的基本规律等，和实际应用问题，如新的微生物资源开发利用，能源、粮食等最理想的材料。
（四）与其他学科实现更加广泛的交叉，获得新的发展
20世纪微生物学、生物化学和遗传学的交叉形成了分子生物学；而迈向21世纪的微生物基因组学则是数、理、化、信息、计算机等多种学科交叉的结果；随着各学科的迅速发展和人类社会的实际需要，各学科之间的交叉和渗透将是必然的发展趋势。21世纪的微生物学将进一步向地质、海洋、大气、太空渗透，使更多的边缘学科得到发展，如微生物地球化学、海洋微生物学、大气微生物学、太空（或宇宙）微生物学以及极端环境微生物学等。微生物与能源、信息、材料、计算机的结合也将开辟新的研究和应用领域。此外，微生物学的研究技术和方法也将会在吸收其他学科的先进技术的基础上，向自动化、定向化和定量化发展。
（五）微生物产业将呈现全新的局面
微生物从发现到现在短短300年间，特别是20世纪中期以后，已在人类的生活和生产实践中得到广泛的应用，并形成了继动植物两大生物产业的第三大产业。这是以微生物的代谢产物和菌体本身为生产对象的生物产业，所用的微生物主要是从自然界筛选或选育的自然菌种。21世纪，微生物产业除了更广泛地利用和挖掘不同生境（包括极端环境）的自然资源微生物外，基因工程菌将形成一批强大的工业生产菌，生产外源基因表达的产物，特别是药物的生产将出现前所未有的新局面，结合基因组学在药物设计上的新策略将出现以核酸（DNA或RNA）为靶标的新药物（如以寡核苷酸、肽核酸、DNA疫苗等）的大量生产，人类将完全征服癌症、艾滋病以及其他疾病。
此外，微生物工业将生产各种各样的新产品，例如降解性塑料、DNA芯片、生物能源。
【合作讨论】
1.有人提出科赫定理不再适应了。然而许多疾病的病因仍然未知，新的疾病仍在继续出现，你认为放弃科赫定理的时间到了吗？请解释。
2.除了列文虎克外，可能还有其他人利用透镜观察到了微生物。毕竟，胡克在1665年左右就已经发明并使用了复式显微镜，而列文虎克写给伦敦皇家协会的第一封信是在1673年。那为什么我们只知道是列文虎克而不是其他人看到了微生物？你能否给出理由来说明为什么发表研究结果对于科学家来说非常重要？
3.认识微生物世界有赖于技术的进步，如放大镜、复式显微镜和以琼脂为培养基凝固剂。你认为技术仍将发挥重要作用吗？你能否举例说明最新技术发展促进了我们对微生物世界的了解？将来又如何发展呢？
4.许多生物科学研究者喜欢用微生物作为模式生物来揭示生命过程，你认为其原因何在？你能举出几个现代微生物学发展的例子吗？
5.何谓纯培养？为什么说它对微生物学的发展至关重要？它存在于自然环境中吗？纯培养和当今工业发酵中采用的混合培养有何关系？
