菌种保存、筛选和变异的奥秘-揭秘宇宙生命之谜

ATCC冷藏罐中的秘密

在美国首都华盛顿的郊区，有一个叫作ATCC的机构，我们权且将其称为“全美菌种保管委员会”，实际上，这个机构保存的远不止细菌，它还保存有细胞株、病毒株、各种基因和基因工程研究中所需的质粒等构件。

进入这个机构的保存大楼，可以看见许多巨大的液氮罐，在-190℃的罐中，贮存着许许多多的小玻璃瓶，在这里面装的是各种各样的菌种，它们像图书馆的书籍一样，被分门别类、登记编号。ATCC还将它所拥有的菌种、细胞株、病毒株和基因等等生物品种编入小册子，向全世界散发，并提供服务。在我国首都北京，也有我国自己的菌种保管委员会。为什么要将各种菌种保存起来？为什么细菌要在低温中保存？这些菌种又是从哪里得来的？

细菌也是自然财富

已经发现的细菌有成千上万种，尚未发现的有多少种呢？这将是一个永远无法解答的谜，因为人类将不断地发现新的菌种。为什么要将各种菌种加以保存呢？因为细菌也是自然财富。

在现代的发酵工业中，生产菌种的优劣是决定生产效益的重要因素，让我们以味精的发酵生产为例来说明。味精是商业上的名称，按科学上的命名，它应称为谷氨酸单钠盐，是一种有鲜味的调味品，在厨房中我们常可以见到。本来，味精是用水解蛋白的方法来生产的，后来，人们找到了能产生谷氨酸的菌种，于是就改用发酵法来进行生产。在发酵过程中，生产味精的细菌以糖类、蛋白质、无机盐等原材料为“食品”，经过发酵转化后产生了谷氨酸。好的菌种，它的产酸率（将原材料转化为谷氨酸的比例）就高；差的菌种，它的产酸率就低。在现代化的生产中，容量达几十吨乃至上百吨的发酵罐被广泛使用，如果去味精厂参观，我们可以见到这种有几层楼高的大圆桶状的装置，每次发酵的产酸率只要增加1%，其经济效益的增长就非常可观。

一个优良的生产菌种，往往是价值很高的宝贝。我国科学工作者和医药工作者共同完成的两步发酵法生产维生素C的工艺技术连同菌种，以数百万美元的高价转让给外国药厂就是一个很好的例子。由于优良生产菌种的重要性，各个企业都制订了严格的菌种保密措施。在国际上，偷窃优良生产菌种的事件也屡见不鲜。

不仅是有益菌对于人类特别重要，就是那些致病菌，对于人类也同样很重要。科学工作者和医务工作者要了解致病菌的特点，才能设计和制造出能够杀死这些菌种的药物。某些严重危害人类健康的菌种，也可能成为战争罪犯发动细菌战的“武器”，对此我们不能掉以轻心。

对于一个国家来说，和动植物资源一样，微生物（包括细菌）资源也是国家的自然财富，必须妥善保存。(www.xing528.com)

低温下，细菌处于休眠状态

在什么条件下保存细菌最适合？这是由细菌的特点来决定的。

对于大多数的细菌来说，温暖、潮湿的环境是它们最适宜的生存条件，人和哺乳动物的体温对细菌的生长就很有利。在高温条件下，细菌被杀死，这就是人们使用高温消毒的原因；在低温和寒冷的条件下，细菌并不会被杀死，但是它们的生长和发育一旦停止，就处于休眠状态，科学家就利用这一特性来保存菌种。

人们将各种菌种制成冻干粉，在低温（如冰库、液氮罐等）中加以保存。当我们需要使用这些菌种时，可以升高温度，它们又开始具有生命的活力，可以生长、发育、繁殖。使用这样的方法，可以保存菌种几个月甚至一年以上，在此过程中只需要定期检查它们的保存状况，避免污染或失活。

人类是怎样寻找新的菌种的

大自然中有许多具有“特异功能”的细菌，但它们“隐姓埋名”，躲藏在地球的各个角落里，要找到它们，得付出艰苦的努力。一些优良菌种的发现往往具有偶然性，但它又是人类辛勤工作的必然结果。让我们举一个例子来说明这个问题。现在不少发电厂采用原油（也就是未经炼制的石油）作为燃料来发电，由于原油的产地不同，它们含有的杂质也不同，有一些原油含硫量很高，在使用中会严重损坏发电厂的锅炉设备。为了给原油脱去硫化合物的杂质，科学家正在寻找各种各样的方法。他们的目标往往是硫矿附近的土壤：先从土壤中分离出许多单个的细菌，然后在实验室中比较它们“吃”硫的本领，“择优录用”。在书本上读起来，这类工作很有趣味，但在实践中，却是一种重复性极强、又很单调的工作。正是千千万万科学工作者默默无闻的工作，人们才得到了越来越多的优良菌种。

选择优良菌种还有另一种重要的办法，这就是变异。我们知道，细菌“吃”什么原料，“生产”什么产品，是由它的遗传特性决定的，也就是由带有细菌遗传特性的物质——基因来决定的。基因是一类称为脱氧核糖核酸（简称为DNA）的物质，就是它们，决定了“种瓜得瓜，种豆得豆”，决定了“老鼠生儿打地洞”。在正常的环境中，遗传基因是比较稳定的，但在特殊的环境中，如由于辐照或某些化学物质的影响，基因的结构也会发生突变。这种变异会引起细菌代谢特征的变化，这种变化，可能对人类有益，例如，增加味精发酵中谷氨酸的生成率；也可能对人类不利，例如，降低味精发酵中谷氨酸的生成率。

为了找到对人类有益的变异菌种，科学家正利用一些特殊的条件，进行细菌变异的研究，如用射线来辐照某种菌种，使其产生变异，然后再对变异后菌种的特征进行比较研究，从中选出优良的变种。这是一条漫长的不平坦之途，这其中还会有许多谜等待着科学家去破解。