微生物治理环境这件事，可说是源远流长。多少年来，人类的生活中何曾少过废物、废水。不过，由于工业不怎么发达，城市人口也不怎么密集，这些废物、废水被伟大的自然界悄悄地消化掉了，不曾构成对人类生存、发展的威胁。大自然拥有神奇的净化力量，而微生物则是净化力量的主力军。这些不起眼的小不点无声无息地战斗在环境保护的第一线，吃掉了废物、废水，把它们转化成可供动植物再次利用的无害物质，使地球保持着生态平衡。只是在进入工业社会后，由于“三废”排放量剧增，那些自生自灭、各自为战的微生物已无法应付，回天乏力，生态平衡才被打破，人类才面临环境恶化的威胁。
最终，解决环境问题还得靠微生物，处理废物、废气、废水还得靠微生物。不过不是那些各自为战的微生物“游击队”，而是融合着人类智慧的、经过改造的微生物，是发酵工程的微生物“正规部队”。
1991年在美国西海岸由于一艘满载着18万吨原油的油轮失事，几百平方海里的海面被油层罩住了。报道此事的电视新闻中有这么一个画面：一只海鸟呆呆地站在一块礁石上，由于浑身的羽毛被原油粘住，它再也飞不起来了，只能在那儿等死。遭殃的何止是海鸟，那海面上的油层不会轻易消失，它在海水和空气之间形成了隔绝层，破坏了生态平衡，过不了数天，许多死鱼泛起，密密麻麻地漂浮在海面上。
那场“油祸”只是一个突出的例子。从60年代以来，海面的浮油污染已经成了环境保护中最令人头痛的问题之一。浮油的来源不光是油轮失事，还有货轮和沿岸工厂排放污油，那更是经常性的事。其结果便是整个地球的海洋表面上出现了一大片一大片的油污，久久不肯褪去。就在浮油污染日益严重，几乎使人束手无策的时候，一些聪明的学者又祭起了发酵工程这一法宝。他们找到一种又一种以石油为食的微生物（那叫嗜烃菌），筛选出生命力最强的菌株，供给最充分的营养，使它们活性更强，而且大量繁殖，然后配制成一瓶一瓶的药液——浓缩的菌液。在被污染的海面上，只要洒上一定数量的药液，不出一周，80％的油污即会被这些微生物吞吃掉，产品则是二氧化碳和菌体蛋白，菌体蛋白还是一些海洋生物的营养品呢！这种神奇的药液已经商品化，可以大量生产了。彻底解决海面浮油污染已经是指日可待的事情。
与海面浮油污染相类似的，是土壤的DDT污染。
DDT是一种高效杀虫农药，从20年代起风行于全世界，但60年代即被禁用。原因是它在使用后不会自行分解，而是积聚在土壤中。土壤中的DDT会通过农作物的根系进入农作物，然后又会进入人体积聚于人的肝脏，损害人体健康。即使在DDT被禁用以后，这个问题仍未解决。因为经过数十年的使用，DDT在土壤中的浓度已经很高了，而且自然界的净化能力对它毫无办法。这些DDT仍在不断地侵蚀人们的肝脏，医生们认为这是各类肝病，包括肝癌，发病率持续上升的原因之一。
到80年代后期，人们终于找到了从全球的土壤中清除DDT的根本办法。一些科学家移花接木，将一种昆虫的耐DDT基因转移到细菌体内，培育一种专门“吃”DDT的细菌，再大量培养，制成药液。这种药液喷洒到土壤上，不出数天，土壤中的DDT就被“吃”得一干二净。这样，人类数十年来的这个“心腹之患”就可以清除掉了。
从发酵罐中生产化工产品
如果要问从发酵罐中能否生产化工产品？可以明确回答你：能。
化工产品在人们心目中是从化工厂里生产出来的。但由于发酵工程的特殊性能和特殊作用，从发酵罐中提取化工产品已变得很容易了。
乙醇是一种用途广泛的化工原料。乙醇就是发酵罐的产物。
科学家预测，在21世纪初，生产化工原料的一些传统合成方法将被发酵法所代替。这是因为微生物能合成许多化工产品。据不完全统计，用发酵法生产的化工原料多达几百种（类），虽然这个绝对数字不大，但前景广阔。比如化工上用的溶剂、润滑剂、软化剂、萃取剂、胶粘剂、酶制剂，还有塑料、炸药、汽油添加剂、代用燃料、化妆品、阻冻剂、刹车油、柠檬酸、乙烯、乙醛、丙酮、丁醇、丁二烯等，都可从发酵罐中提取。
一般来说，有工业用途的有机物的生产，既可以用合成法，也可以用发酵法。用哪种方法生产，取决于它的经济效益。发酵生产，其原料大多采用糖类和淀粉；而化学合成，其原料主要是石油和它的衍生物。这就是说，要考虑到原料成本，也要考虑转化率和回收成本。只要发酵法合成比化学合成产量高、成本低，那么就应该采用发酵法，从发酵罐中提取化工原料。
利用微生物发酵生产粮食
在日常生活中，发酵现象是司空见惯的。然而，你知道微生物发酵吗？微生物能通过自己的新陈代谢，对一些物质进行分解或合成，产生另外一些物质。利用微生物的这种本领，生产人们需要的各种原料和产品，这就是微生物发酵。
微生物的发酵作用是在神奇的“魔术师”——酵的作用下进行的，只要是常温、常压就可以了。由于微生物种类繁多，因而能在不同的环境中形成不同的发酵产物。这些产物几乎都与我们日常生活密切相关，如，醋、甘油、味精、酒精、抗生素、维生素和微生物杀虫剂。
能不能利用微生物发酵来生产粮食呢？不久前，微生物学家发现可以利用微生物发酵生产粮食。这里说的粮食不是指淀粉，而是蛋白质。微生物发酵生产蛋白质的速度比植物快500倍，比动物快2000倍。一个细菌一昼夜发酵生产的蛋白质，大约等于它自身重量的30～40倍。一个农民每年要种0.67公顷的土地，才能收获1000多千克的大豆，得到400千克的植物蛋白；而一个工人在工厂里利用微生物发酵生产粮食，一年竟能生产10万千克蛋白质。
微生物发酵对人类作出了巨大的贡献。随着科学技术的发展，它的应用前景将越来越广阔。
发酵工程比传统发酵工艺先进
人类在古代就知道发酵。古埃及人数千年前就会生产面包和奶酪。我们的祖先在3000年前就掌握了酿酒技术。不论是制作面包、奶酪，还是酿酒，都有一个不可缺少的过程——发酵。但是，古人不知道这发酵是怎么回事。他们不知道发酵是酶的作用，更不知道酶是由微生物产生的。所以古希腊人把发酵说成是“沸腾”，实在是一个糊涂概念。而我们祖先所称的“发酵”则要科学得多。
发酵工程，又叫微生物工程。它是利用微生物所特有的发酵作用，与现代工程技术相结合，或直接用微生物反应器，进行大规模的发酵生产。发酵产物既可以是微生物本身（单细胞蛋白），也可以是发酵过程的代谢产物。
现代发酵工程与传统的发酵工艺操作不同，它有如下优越性：它可以进行连续发酵和半连续发酵；有电脑控制实行高度的自动化；采用经过基因重组的工程菌生产；可以在45℃左右加压生产。而传统的发酵工艺是间歇发酵，人工操作，用的是天然菌种，只能在常温常压下进行。
正因为发酵工程有如此多的优点，受到各国的重视也就很自然了。国际微生物学会联合国咨询委员会主席海登这样告诉人们：“微生物工程可能成为一股引起工业结构调整和社会结构改革的力量。”此话不假。
冷冻人复活——低温生物技术
一只冬眠的猫蜷伏在古埃及法老的陵墓里，“守灵”守了4000年之久。直到本世纪80年代，考古工作者发掘陵墓的声响使它醒过来。
阿尔卑斯山的雪崩把一位瑞士青年冰封了25年。1987年，他被人发现，经过解冻，又奇迹般地活了过来。
在低温下，生物的新陈代谢降到了最低限度，处于“假死”状态。一旦环境温度上升，生物就会复苏，恢复活力。在此同时，生物的寿命却可能延长了许多。许多动物的冬眠就是很好的例子。
从60年代起，一门崭新的生物技术——低温生物技术逐渐形成，逐渐发展。低温生物技术的要旨就是冷冻生命，就是通过迅速降温使生命达到超低温，进入冬眠状态，从而得到长期保存。
低温生物技术的重大意义是显而易见的。冷冻生命就是延长生命，对许多生物来说意味着延长人们使用它们的年限，对人类本身来说就是延长寿命。后者自然更令人感兴趣。患了不治之症的病人如果对当代的医疗手段已经绝望，可以冷冻起来，到三五十年后再复苏。那时也许治疗不治之症已经成了药到病除的小事一桩。飞向另一行星的宇航员要忍受长达数年的枯燥无味的旅途生涯，如果能冷冻起来进入冬眠状态，那么一觉醒来就可以精力充沛地登上另一星球。这样，不仅使他避开了旅途寂寞，“捡”回了几年寿命，还可以使航天器里面省去许多食品、饮料，轻装上阵。
低温生物技术要解决许多难题，其中冷冻速度是很关键的。冷冻速度过快，生物细胞内的水分会结冰，把细胞涨破；冷冻速度过慢，细胞会脱水而使盐分增加，蛋白质分解。各种细胞的组成成分和含水量都不一样，所以，对于由各种器官组织、各种细胞组合成的生物机体，要确定一个最适宜的冷冻速度是非常困难的事。类似的难题还有掌握复温的速度、避免细胞器的低温损伤等等。
由于低温生物技术凝集着人类巨大的兴趣和期望，所以近20年来发展很快。根据生理医学专家预测，到2050年，人类有可能第一次对冰冻保存的人体施行解冻复苏手术。在21世纪内，人类通过用各种冬眠技术断断续续地放慢机体的生理作用，会使人生命的跨度放大20倍。
光生物技术
光生物技术的应用很早就有，现在更加普遍。其实在千百年前，人们就观察到了“飞蛾扑火”的现象，并利用它来消灭害虫。人们也知道某些鱼喜欢亮光，就在夜晚点燃火把，诱集鱼群。这些做法都是利用了生物的“趋光性”，可以说是最原始的“光生物技术”。现代光生物技术不仅能诱集昆虫或鱼类，还能用光来调节生物的生长、发育和行为。
我们知道，光是地球上一切生物的能量来源，是一切生物最重要的环境因素之一。生物的进化和适应离不开光，生物的结构、功能、发育、行为均受到光的强烈影响。光生物技术的研究中心是：确定光照的最适宜的波长、强度、偏振性和持续时间等，达到用光调节生物生长、发育和行为的最佳效果。
例如，在植物培养方面，经过精心的研究发现，人参细胞在白光照射下生长最快；蓝光、绿光下慢一些；红光下最慢，几乎和在黑暗中一样。而有些植物则完全不同。所以如果能准确地测定各种不同植物在不同生长阶段进行光照的最适宜的波长、强度、偏振性和持续时间，就可以用光的调节使植物栽培收到最佳效果。我国科学家用光照提高栽培人参的品质和产量，其栽培水平进入世界先进行列。
光照对动物的生长发育也有明显的调节作用。不同颜色的光和不同光照时间使肉猪、肉牛或奶牛的长肉和产奶量发生明显变化。在许多发达国家中，光照管理已被列为动物饲养的重要管理项目。
在医疗技术方面，一种崭新的方法——光疗法也成为许多疑难病症的克星。例如，新生儿黄疸症，过去曾使无数新生儿死亡。现在用波长450毫米的光照射病儿全身，治愈率很高。它的原理是，引起黄疸的胆红素对波长450毫米的光很敏感。在光作用下，胆红素分子会转变成水溶性的化合物排出体外，从而挽救了新生儿的生命。
最令人感兴趣的，莫过于用一种光敏药物——叶琳类药物来治癌了。这种叶琳类药物有两大特点：一是对光敏感。在波长为625毫微米左右的光照下，它会改变结构和特性，杀伤所在部位的细胞；二是对肿瘤细胞有亲和力。它进入人体后随血液流动，对正常细胞冷若冰霜，昂首而过，与肿瘤细胞却是一见如故，难舍难分。因为具有这两大特点，它作为肿瘤克星就很好理解了，在确定适宜的剂量后，向患者注射这种叶琳类药物，过几天，这些药物分子会聚集在肿瘤部位。这时再用625毫微米的光进行定期照射，肿瘤会逐渐变色、渗血、干燥、萎缩。一两周后会长出新的组织。至今，已有不少肿瘤患者在这种治疗手段的帮助下获得了新生。
声生物技术
一架被劫持的飞机孤零零地停在机场一角，两个劫匪一边张牙舞爪威胁乘客，一边气势汹汹地通过话机向指挥台提出蛮横无理的要求。突然，舷窗外人影一闪，劫匪还没反应过来，就已失去了知觉。3秒钟之后，特种部队冲进了机舱……原来，他们使用了次声炸弹。这种炸弹爆炸时产生强大的次声波，会把人震昏过去，但又不至于丧命。
上面的场景是发生在美国西部某州的一场演习，演习的中心就是测试次声炸弹的威力与安全性。专家们认为，次声炸弹可能是对付各种劫持者和抢劫犯的最佳武器，它既厉害又人道。据说，威力更大的次声武器也已经问世，那可是准备用于战争的。
