微生物 : 陌生的朋友
จุลินทรีย์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ดึกดำบรรพ์ที่สุดบนโลก พวกมันดำรงชีวิตมาเป็นพันล้านปีแล้ว พวกมันเป็นเซลล์เดียว มีDNAเพียงหนึ่งเดียว และมียีนและข้อมูลทางพันธุกรรมจำนวนเล็กน้อยที่ถอดรหัสกำหนดลักษณะเฉพาะของพวกมัน รูปแบบการคงชีพของพวกมันคือการดูดซึมสารอาหารจากสภาพแวดล้อมอย่างไม่หยุดหย่อน เมื่อเจริญเติบโตถึงสองเท่าของเซลล์แล้ว พวกมันก็จะแบ่งตัวจาก 1 เป็น 2 แยกออกเป็น 2 เซลล์ วัฏจักรเช่นนี้ พวกมันไม่หยุดที่เจริญเติบโต แบ่งตัว แล้วก็เจริญเติบโต แบ่งตัวอีก
จุลินทรีย์เป็นสิ่งมีชีวิต จึงมีจุดร่วมเช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย เช่นข้อมูลทางพันธุกรรมที่ถ่ายทอดจากยีนที่อยู่ในสายของDNA ยกเว้นบางกรณีที่พิเศษแล้ว ในการจำลองสำแดงและควบคุมล้วนปฏิบัติตามหลักเกณฑ์ศูนย์กลาง : เส้นทางของเมตาโบลิซึมปฐมภูมิ เช่น โปรตีน กรดนิวคลีอิก โพลิแซคคาไรด์ กรดไขมัน เป็นต้น ที่เป็นเส้นทางการประกอบขึ้นของสารโมเลกุลขนาดใหญ่โดยมีพื้นฐานเหมือนกัน ; พลังงานเมตาโบลิซึมของจุลินทรีย์ล้วนอาศัย ATP(Adenosine Triphosphate : 腺嘌呤核苷三磷酸) เป็นพาหะของพลังงาน
ลักษณะพิเศษและผลของจุลินทรีย์ทางชีวภาพ :
1. ขนาดเล็กที่สุด อัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตรใหญ่ที่สุด ขนาดของจุลินทรีย์ทั่วไปแสดงในหน่วยไมโครเมตร เชื้อโรคแสดงขนาดโดยนาโนเมตร สมมุติอัตราส่วนพื้นที่ผิวต่อปริมาตร(比面值)ของคนเท่ากับ 1 แบคทีเรีย Escherichia coli(大肠肝菌) จะเท่ากับ 300000 อัตราส่วนพื้นที่ผิวมากจะมีผลดีต่อการแลกเปลี่ยนสสาร และการแลกเปลี่ยนพลังงาน ข้อมูล
2. โครงสร้างเชิงเดี่ยว จุลินทรีย์เป็นเซลล์เดียว ดำรงชีวิตในรูปแบบเซลล์หรือ Cell-Free(无细胞) อย่างเรียบง่าย
3. เมตาโบลิซึมอันทรงพลัง รูปแบบเมตาโบลิซึมของจุลินทรีย์มีหลากหลาย การดูดซึม ความเร็วในการเปลี่ยนแปลงสสารรวดเร็วมาก กฏเกณฑ์ทั่วไปในอาณาจักรของสิ่งมีชีวิตคือขนาดของสิ่งมีชีวิตยิ่งเล็ก จะต้องบริโภคอาหารต่อน้ำหนักตัวยิ่งมาก เช่น หนูผี(地鼠) บริโภคอาหารต่อน้ำหนักตัว 3 กรัมทุกวัน ส่วน Escherichia coli บริโภคน้ำตาลเป็น 2000 เท่าของน้ำหนักตัวทุกชั่วโมง
4. สารตั้งต้นของเมตาโบลิซึมกว้าง จากสารอนินทรีย์ถึงสารอินทรีย์ จากสารที่เป็นพิษถึงสารที่ไม่เป็นพิษ จากสารที่โครงสร้างเชิงเดี่ยวถึงสารที่โครงสร้างเชิงซ้อน จุลินทรีย์ล้วนสามารถนำมาใช้และทำการย่อยสลายได้
5. เจริญเติบโตและขยายพันธุ์เร็ว ความสามารถทางเมตาโบลิซึมสูง Escherichia coli เมื่ออยู่ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสมแล้ว ทุก 20 นาที ขยายพันธุ์ได้ 1 รุ่น 24 ชม.สามารถขยายพันธุ์ได้ถึง 72 รุ่น จากเชื้อเซลล์ 1 เซลล์ สามารถขยายพันธุ์ได้ 47x1022 ตัว ถ้าหากนำเชื้อจุลินทรีย์ที่เกิดใหม่มาเรียงเป็นแถว สามารถครบรอบโลก 1 รอบแล้วยังมีเหลือ
6. เสถียรภาพทางพันธุกรรมต่ำ เกิดการกลายพันธุ์ได้ง่าย จุลินทรีย์มีขนาดเล็กมาก มีความอ่อนไหวต่อสภาพแวดล้อมภายนอก การต้านทานความเครียดต่ำ(抗逆性差) ง่ายต่อการได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมภายนอกที่ผิดปกติต่างๆ ; นอกจากนี้ โครงสร้างของจุลินทรีย์เชิงเดี่ยว ขาดระบบการตรวจตราภูมิคุ้มกัน(免疫监控系统) จะกลายพันธุ์ได้ง่าย อัตราการกลายพันธุ์ตามธรรมชาติมีความถี่ประมาณ 10~6 เสถียรภาพทางพันธุ์กรรมของจุลินทรีย์ต่ำ(遗传稳定性差) ทำให้การเก็บรักษาสายพันธุ์จุลินทรีย์ไม่สะดวก หรืออีกด้านหนึ่ง เป็นเพราะว่าเสถียรภาพทางพันธุกรรมของจุลินทรีย์ต่ำ ความมั่นคงทางพันธุกรรมต่ำ ทำให้การเพาะพันธุ์สายพันธุ์จุลินทรีย์เทียบเคียงแล้วทำได้ง่ายขึ้น หลังผ่านการเพาะพันธุ์ สามารถเพิ่มความสามารถทางการผลิตของสายพันธุ์ได้อย่างมากมาย ลักษณะของผลผลิตที่ได้เพิ่มสูงขึ้นเป็นสิ่งที่พืชชั้นสูงยากที่จะทำให้ปรากฏเป็นจริงได้
7. หลากหลายชนิดพันธุ์ ปัจจุบันชนิดพันธุ์ของจุลินทรีย์เป็นที่ยืนยันแล้วมีมากกว่า 1 แสนชนิด ทุกๆปียังมีการค้นพบชนิดใหม่หลายร้อยถึงพัน ชนิดพันธุ์จุลินทรีย์ที่ทำความเข้าใจแล้วในปัจจุบันเพียงแค่ 0.1-1.0% ของอาณาจักรธรรมชาติ
8. จำนวนมหึมา ดินเป็นค่ายใหญ่ของจุลินทรีย์ ดินที่อุดมสมบูรณ์ 1 กรัมจะประกอบด้วยจุลินทรีย์จำนวนหลายร้อยล้านถึงหลายพันล้าน จุลินทรีย์เกือบทั้งหมดล้วนสามารถทำการเลือกหาได้จากดิน ต้องการคัดแยกจุลินทรีย์บางชนิด เหตุการณ์ส่วนใหญ่ล้วนเก็บตัวอย่างจากดิน ในบรรยากาศก็ประกอบด้วยจุลินทรีย์จำนวนมาก ยิ่งเป็นสถานที่สาธารณะที่มีผู้คนพลุกพล่านมาก จำนวนจุลินทรีย์ก็จะยิ่งมาก ; ภายในลำใส้ในร่างของคนเราตั้งแต่ต้นจนจบมีจุลินทรีย์อาศัยอยู่ถึง 100-400 ชนิด เป็นเชื้อแบคทีเรียปกติในลำใส้มีจำนวนทั้งหมด 1 ล้านร้อยล้าน
9. กระจายไปทั่ว อย่างเช่นแบคทีเรียกัมมะถันที่อยู่ใต้ทะเลลึก 1 หมื่นเมตร จุลินทรีย์ที่อยู่ในบรรยากาศสูงถึง 85 กม. แบคทีเรียในหินตะกอนที่อยู่ใต้พื้นดินลึกลงไป 128 เมตร และ 427 เมตร นอกจากนี้ จุลินทรีย์ยังมีลักษณะพิเศษเช่นความสามารถในการต่อต้าน(抗性)สูงที่สุด ระยะการพักตัว(休眠)ยาวนานที่สุด ก่อกำเนิดขึ้นมาก่อนสุด ถูกค้นพบช้าที่สุด เป็นต้น
เนื่องจากลักษณะเฉพาะทางชีวภาพของจุลินทรีย์โดยตัวมันเองและวิธีการศึกษาวิจัยมีการปรับปรุงพัฒนามาตลอด ทำให้จุลินทรีย์กลายเป็นเป้าหมายพื้นฐานและเครื่องมือที่ดีของการศึกษาวิจัยทางวิทยาศาสตร์ชีวภาพสมัยใหม่ในด้านระดับโมเลกุล ระดับยีน ระดับจีโนม และระดับหลังจีโนม สร้างสรรค์สินทรัพย์ทางวัตถุอย่างมหาศาลสำหรับมนุษย์ ผลงานก่อนหน้านี้จำนวนมากทางวิทยาศาสตร์ชีวภาพสมัยใหม่ส่วนใหญ่ได้มาจากการศึกษาวิจัยจุลินทรีย์ อย่างวัตถุยาปฏิชีวนะที่ใช้อยู่ในทุกวันนี้ ส่วนใหญ่ผลิตจากการหมักของจุลินทรีย์ อันที่จริง แม่แบบที่ใช้จุลินทรีย์เป็น “แรงงาน” ซึ่งได้กลายเป็นกระแสหลักของขอบเขตทางอุตสาหกรรมอาหารสมัยใหม่ เกษตรกรรมสมัยใหม่ เวชศาสตร์ชีวภาพ เป็นต้น
ชาผูเอ๋อร์ก็เป็นรูปแบบที่ใช้จุลินทรีย์เป็น “แรงงาน” โดยเฉพาะการหมักกองของชาสุก
........ยังมีต่อ........
แปล-เรียบเรียง จากบทความ 《จุลินทรีย์หลักในหมักกอง》ตอนที่ 2---เขียนโดย เฉินเจี๋ย
