Microbiology: A Very Short Introduction（微生物学：牛津通识读本）

引用

Money, N. P. (2014). Microbiology: A Very Short Introduction. Oxford University Press.

章节概要

本书是牛津大学出版社"Very Short Introductions"（牛津通识读本）丛书的第413种，约120页，共七章，附有参考文献和索引。根据出版社的介绍，本书讲述微生物世界的广度以及研究它的方法，从传统的显微观察和实验室培养，一直到DNA测序、基因组分析和遗传操作；随后说明微生物学的进展如何影响医学、农业和生物技术。作者是一位真菌学家，任俄亥俄州迈阿密大学植物学教授，写过多部关于真菌和其他微生物的大众读物。

第1章：微生物多样性

第一章介绍微生物的三大类群。细菌和古菌是原核生物，遗传物质位于一条染色体上；真核生物则把大部分基因组分布在多条染色体上。本章说明细菌物种是如何被鉴定的：依据细胞形态和代谢、革兰氏染色，以及RNA和DNA序列。书中给出了已命名细菌和古菌的数量，并概览了真核生物的各个超类群：每个超类群都包含单细胞生物，其中五个完全由微生物组成。

第2章：微生物如何运作

这一章探讨是什么维持着微生物细胞的生命。每个活跃的细胞都需要水和能量来源。即使在极其干燥或含盐量很高的生境中，水也不可或缺，因为酶只有在水合状态下才能起作用。能量对光合微生物而言来自阳光，对其他微生物而言来自化学物质。本章随后讨论极端的温度、酸度等条件如何限制微生物生命，并得出结论：只要有液态水，微生物几乎在任何地方都能繁盛。

第3章：微生物遗传学与分子微生物学

此处焦点转向基因和基因组。本章说明，细胞结构和代谢由编码在双链DNA中的基因决定；介绍自动化测序如何产生了数以千计的微生物基因组，以及基因组大小如何差异悬殊：最大的原核生物基因组与最小的真核生物基因组在大小上相互重叠。本章还讨论突变在进化中的作用，并把原核生物严格的无性繁殖与真核微生物的有性生殖作对比。

第4章：病毒

病毒一章的视野超出了人类疾病。病毒控制着细菌、古菌和真核生物的种群数量，并通过破坏细胞，在水体和土壤中释放大量养分。本章说明如何根据基因组类型和复制机制把病毒分为七类，以及病毒基因如何借助宿主细胞的机器得以表达。

第5章：人类健康与疾病的微生物学

自巴斯德以来，微生物学一直以病原体研究为主，但这一章同样重视人体微生物组。它描述了栖息在肠道、生殖道和呼吸道中的微生物，包括细菌、病毒、古菌、真菌和其他真核生物，并指出其中大多数是有益的，只有少数可能致病。

第6章：微生物生态与进化

本章把微生物描述为植物和动物生命的生化基础。在陆地上，涉及的主题包括固氮、亚硝酸盐转化为硝酸盐、磷和微量元素的可利用性，以及有机物的再循环。在海洋中，细菌和古菌构成了大部分生物量，真核藻类则遍布表层水体。

第7章：农业和生物技术中的微生物

最后一章转向应用研究：提高土壤肥力、防治植物病害以及开发转基因作物。其出发点是：仅靠自然的土壤肥力，无法支撑为不断增长的人口服务的集约化农业。本章还指出，在毁林后的土地上集约放牧牛群是不可持续的。

核心概念

第1–2章：微生物多样性；微生物如何运作

• 三域：细菌、古菌和真核生物。前两者是原核生物，真核微生物分布在多个超类群中。
• 鉴定方法：细胞形态、代谢、革兰氏染色和核酸序列。
• 对水和能量的需求：活跃的细胞需要水合的酶以及光能或化学能等能量来源。
• 极端环境中的生命：微生物能耐受极端温度和酸度，凡有液态水之处都能繁盛。

第3–4章：微生物遗传学与分子微生物学；病毒

• 基因组测序：使数千个微生物基因组的比较成为可能的自动化方法。
• 无性生殖与有性生殖：原核生物只进行无性繁殖，许多真核微生物还能进行有性生殖。
• 病毒分类：按基因组类型和复制机制划分的七类病毒。
• 生态系统中的病毒：病毒通过杀死细胞来控制微生物种群并释放养分。

第5–7章：健康与疾病；生态与进化；农业与生物技术

• 人体微生物组：生活在人体内的微生物群落，其中大多数有益。
• 养分循环：使土壤肥沃、使有机物再循环的微生物氧化还原化学。
• 海洋微生物：细菌和古菌构成海洋生物量的大部分，并驱动海洋食物网。
• 应用微生物学：土壤改良、植物病害防治和转基因作物。

评析

优点

• 对微生物世界的广阔视野。 除细菌之外，病毒、真菌和原生生物也得到关注。生态一章把微生物视为陆地和海洋生态系统的基础，而不主要视为病原体。对于只通过医学接触过微生物学的学生来说，这是一种有益的纠偏。
• 既讲生物，也讲方法。 出版社的介绍强调，本书说明了微生物是如何被研究的，从显微观察和培养到测序和基因组学。这一点很重要，因为现代微生物学在很大程度上依赖于检测那些无法在实验室中培养的生物。
• 对健康问题的处理较为平衡。 健康一章明确地把长期以来对病原体的关注与近年的微生物组研究相对照，并强调人体内外的大多数微生物是有益的。
• 篇幅紧凑。 约120页、七章的篇幅几次就能读完，适合在阅读大部头教科书之前作为最初的概览。

局限

• 数据已显陈旧。 本书出版于2014年，物种数量、已测序基因组数量和人体微生物组规模等数字都反映了当时的情况。例如，健康一章引用的细菌细胞与人体细胞之比，后来的研究已经下调：Sender、Fuchs 和 Milo（2016）估计这一比例接近一比一。自那以后，基因组数量更是大幅增长。
• 未涉及近期疫情。 本书写于新冠疫情之前，病毒一章无法讨论此后的病毒学和流行病学进展。
• 不是课程教材。 作为一本面向一般读者的小书，它没有系统讲述微生物的代谢、细胞结构、生长或控制，不能依靠它来准备考试。

在课程中的定位

本书是这门课程书单中最短的一本，最适合用作入门导引。书单上的教科书对同样的内容作了详细论述。OpenStax 的 Microbiology 是一部免费的一学期教材，介绍主要微生物类群后，重点讲述感染、免疫以及按器官系统划分的疾病。Tortora 等人的 Microbiology: An Introduction 是一部完整的课程教材，采用基于案例的示例，面向包括非专业学生和准备从事医疗卫生职业者在内的读者。Brock Biology of Microorganisms 是面向理科专业学生的普通微生物学教科书，对多样性和生态的重视程度不亚于医学。先读 Money 的书再读 Brock，可以为这类教科书做好准备。

在更专门的层次上，White、Drummond 与 Fuqua 的 The Physiology and Biochemistry of Prokaryotes 深入发展了 Money 第2章的内容，即原核细胞如何获取能量并对环境作出反应；Snyder and Champness Molecular Genetics of Bacteria 则全面展开了他第3章的主题。

如何使用本书

除中学生物外不需要其他背景知识。本书适合多类读者：即将开始学习微生物学课程的学生、需要概览的其他理科学生，以及一般读者。

• 课程开始前： 通读全书。分类、基因组学和微生物生态是第一本教科书最容易显得零散的领域，因此第1、3、6章是最有用的预备阅读。
• 课程进行中： 学习病毒学单元时配合阅读第4章，学习感染和正常菌群单元时配合阅读第5章。
• 选读： 第7章是最偏应用的一章。对农业或生物技术感兴趣的读者会需要它，其他读者可以略过。
• 核对数字： 把物种、基因组和微生物组细胞的数量视为2014年前后的数据，并与最新教科书中的估计值相比较。

一个有用的练习是：列出每章提到的生物和过程，再找出课程教科书在哪里对它们作了详细论述。