显微镜下的生命，掌控着宏观世界的健康与未来。在人体肠道中，一场悄无声息的战争每日都在上演。为了在争夺有限资源与生态位的竞争中取得优势，肠道拟杆菌使用一种名为T6SS的接触依赖型六型分泌系统作为对抗其他细菌的抗菌武器。它们通过分泌多种效应蛋白，以协同作战的方式抑制竞争对手。与此同时，在植物世界，古老的银杏树也展现出与微生物的精密互动。雌雄异株的银杏通过选择性筛选特定功能的微生物类群，驱动微生物群构建出现性别二态性，为植物健康提供保障。

一、微观战争：人体微生物的生存博弈

  人体并非单一的生命体，而是一个由人体细胞和数万亿微生物构成的“超级生物体”——人体微生物组的细胞数量甚至超过人体自身细胞的10倍，其中肠道微生物群最为复杂且关键。它们在那里争夺有限的资源与生态位。这些微观世界的战争直接影响着我们的健康。

1.肠道微生物：消化、免疫与代谢的调控者

  肠道菌群参与人体70%以上的营养物质代谢：它们分解人体自身无法消化的膳食纤维（如纤维素、果胶），产生短链脂肪酸（SCFA），为肠道上皮细胞提供能量，同时调节肠道蠕动，预防便秘或腹泻。更重要的是，肠道菌群是人体免疫系统的“训练师”——它们刺激肠道黏膜免疫系统的发育，区分有益菌与致病菌，增强机体对病原体的抵抗力；反之，菌群失衡（Dysbiosis）则可能引发炎症性肠病（IBD）、过敏性疾病甚至自身免疫病。近年来研究还发现，肠道菌群通过“肠-脑轴”影响神经系统功能：菌群代谢产生的神经递质前体（如色氨酸代谢物）可通过血液进入大脑，调节情绪、认知甚至睡眠，菌群失衡与抑郁症、自闭症等神经疾病存在关联。

2.皮肤与口腔微生物：屏障与防御的第一道防线

  皮肤表面的微生物群（如葡萄球菌、丙酸杆菌）形成一层“生物膜”，竞争抑制有害菌（如致病菌金黄色葡萄球菌）的定植，同时调节皮肤pH值，维持皮肤屏障完整性，减少湿疹、痤疮等皮肤问题。口腔微生物群则通过形成菌群平衡，防止龋齿致病菌（如变形链球菌）过度繁殖，同时参与口腔黏膜免疫，抵御外来病原体入侵。

  拟杆菌作为人体肠道中丰度最高的革兰氏阴性菌，采用了一种精密的分子武器——T6SS分泌系统。山东大学高翔教授团队近期发现了这种系统中一种全新的多效应蛋白共分泌机制。研究发现，脆弱拟杆菌中的双效应蛋白BtpeA和BtaeB的分泌相互依赖，它们通过一种全新辅助蛋白BtapC的协调，被VgrG共递送至受体株中。这种机制的精妙之处在于，只有当双效应蛋白同时加载时，T6SS才会启动递送过程，防止了能量的无效消耗。一旦被共递送至受体株，这些效应蛋白会以远超单效应蛋白活性总和（100倍）的菌间拮抗能力，协同赋予编码株显著的适应性优势。这种协同杀菌作用依赖于它们的酶活组合——BtaeB具有酰胺酶活性，靶向成熟肽聚糖，而BtpeA则具有磷酸酶活性，靶向肽聚糖前体Lipid II，进一步阻止受体菌受损肽聚糖层的修复。

二、植物与微生物：古老的共生关系

  陆地植物的组织器官中定殖着丰富的微生物群落，对宿主植物的健康和功能具有重要影响，被称为植物的“第二基因组”。宿主植物如何筛选并构建其微生物群，一直是植物微生物生态学研究的核心科学问题。

  浙江大学赵云鹏教授团队以“活化石”银杏为研究对象，揭示了宿主性别如何通过选择性筛选特定功能的微生物类群，驱动微生物群构建出现性别二态性的生态机制。研究发现，银杏微生物群组成除受区室生态位和宿主发育阶段控制外，也受宿主性别的显著影响。细菌群落的性别二态性表现出明显的时空异质性——在春季雄株散粉期，叶内和根际土的细菌群落差异显著；而到了秋季种子成熟期，性别差异则主要集中于根内。这种差异背后有着明确的功能联系。在春季花期，雄株叶片与根内富集了多种化能异养细菌，为雄株风媒传播的花粉发育提供营养支持。相比之下，雌株在种子发育阶段表现出对病原真菌更强的防御态势，通过强化防御来保障繁殖成效。

三、天然产物：微生物的药用价值

  微生物天然产物因其结构和生物活性的多样性，一直是药物发现的重要资源库。据统计，近40年间全球获批的小分子药物中，约三分之一直接源于天然产物及其衍生物。微生物天然产物更是抗生素、抗癌药、免疫调节剂等关键药物的重要来源。

  中国科学院微生物研究所陈义华团队长期致力于微生物天然产物的挖掘及活性机制研究，他们回顾了两类经典的天然产物发现策略：活性或结构导向发现策略依赖微生物培养与表型筛选，曾推动红霉素等重要药物发现，但存在重复发现率高的局限。结构导向策略借助生物信息学预测基因簇，拓展了新结构分子的挖掘来源，却难以预判化合物的生物活性。目前，研究人员正在开发四类可实现“结构-活性”双重预测的天然产物靶向发现方法：构效关系导向发现、自抗性基因导向发现、生态系统导向发现，以及人工智能辅助发现。这些新方法大大提高了天然产物发现的效率和准确性，为新一代药物的开发提供了技术支持。

四、环境治理：微生物的清洁潜力

  微生物不仅能影响人体健康和植物生长，还在环境治理方面展现出巨大潜力。以废弃轮胎橡胶的处理为例，全球每年产生数百万吨废弃橡胶制品，其中废弃轮胎橡胶约占总量的65%。这些废弃橡胶在回收处理过程中易产生含硫类污染化合物，而微生物脱硫处理具有污染少、成本低等优势。

  中南林业科技大学微生物生理代谢与绿色发酵团队从废弃轮胎表面新分离出一株高效脱硫埃希氏菌，并发现外源添加二苯并噻吩（DBT）能显著提高该菌对废弃轮胎橡胶的脱硫能力。通过转录组、基因敲除和过表达等技术，研究人员发现过表达转录因子deoR能够有效提高埃希氏菌对橡胶的脱硫能力。过表达deoR显著降低了橡胶中的硫含量，能更有效地破坏橡胶表面结构，显著降低其交联度，从而改善废弃轮胎橡胶的回收再利用效率。这一发现为解决废弃轮胎橡胶的环境污染问题提供了新的解决方案。

五、未来展望：微生物研究的无限可能

  随着研究方法的不断创新，微生物学研究正在向更深层次发展。基因组研究揭示微生物的遗传机制，发现重要的功能基因，并在此基础上发展疫苗，开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物。通过基因工程方法的改造，促进新型菌株的构建和传统菌株的改造，将全面促进微生物工业时代的来临。从分子水平上对微生物进行基因组研究为探索微生物个体以及群体间作用的奥秘提供了新的线索和思路。

  为了充分开发微生物（特别是细菌）资源，美国在1994年发起了微生物基因组研究计划（MGP）。通过研究完整的基因组信息开发和利用微生物重要的功能基因，不仅能够加深对微生物的致病机制、重要代谢和调控机制的认识，更能在此基础上发展一系列与我们的生活密切相关的基因工程产品。

  在全面推进经济发展的同时，微生物也在环境治理方面发挥重要作用。微生物能够降解塑料、处理废水废气等，并且可再生资源的潜力极大，称为环保微生物。对一些极端微生物的研究，可在极端环境下行使功能，将极大地拓展酶的应用空间，是建立高效率、低成本生物技术加工过程的基础。

  微生物的世界远比我们想象的更为精巧复杂。在银杏林中，雄株与雌株根据各自的繁殖需求，筛选不同的微生物伙伴，形成独特的微生物群落。在实验室里，科学家们通过解密微生物天然产物的合成机制，为新一代药物开发铺平道路。微生物虽小，但其潜力巨大。它们不仅在维持生态系统平衡中发挥着关键作用，更为人类解决健康、环境、能源等重大挑战提供了无限可能。

六、相关产品的展示

  青岛高科技工业园海博生物技术有限公司的相关产品，客户可根据实际情况和用途进行选用。

表1 海博生物相关产品种类及货号

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