地球上的生命的主體既不是人類，也不是動物界和植物界，而是微生物界。無論是物種的數量，生存年代的久遠，還是在地球生態系統中的地位，微生物都當之無愧地占據著主體的地位。

迄今已知的微生物大部分為原核生物，原核生物包括細菌、放線菌、藍藻和原綠藻四大類。原核生物加上病毒和菌物（屬于真核生物），就構成了我們所稱的微生物。狹義的微生物包括病毒、細菌和真菌三大類，而廣義的微生物概念則還包括微型藻類和部分原生動物等。其中，細菌可以說是具有完整細胞的最小微生物。

最早的地球“居民”

在生物進化史上，微生物是最先出現的，不過目前存在的微生物大部分不是原初的種類，而是幾十億年進化的產物。這些最早的地球“居民”種類繁多，形態和結構多樣，本領千差萬別。別看它們屬于微小型，但它們卻是一切生物的祖先。

列文虎克的發現

在大自然中，生活著一大類人肉眼看不見的微小生命。無論是繁華的現代城市、富饒的廣闊田野，還是人跡罕見的高山之巔、遼闊的海洋深處，到處都有它們的蹤跡。這一大類微小的“居民”稱為微生物，它們和動物、植物共同組成生物大軍，使大自然顯得生機勃勃。

微生物王國是一個真正的“小人國”，這里的“臣民”分屬于細菌、放線菌、真菌、病毒、類病毒、立克次氏體、衣原體、支原體等幾個代表性家族。這些家族的成員，一個個小得驚人。就以細菌家族中大個體桿菌來說，讓3000個桿菌頭尾相接“躺”成一列，也只有一粒米那么大；讓70個桿菌“肩并肩”排成一行，剛抵得上一根頭發絲那么寬。

微生物如此之小，人們只能用“微米”甚至更小的單位“埃”來衡量它。1微米等于1‰毫米。細菌的大小，一般只有幾個微米，有的只有0.1微米，而人的眼睛大約只能分辨0.06毫米的東西，所以用肉眼沒法看見微生物。微生物是怎樣被人們發現的呢？

列文虎克是荷蘭人，1632年出生在一個貧窮的家庭。他非常熱愛大自然，也非常愛動腦筋。16歲的那一年，列文虎克離開了家鄉，來到了荷蘭的首都阿姆斯特丹，在一家雜貨鋪里當學徒。白天，他忙著干活，一到晚上，店鋪關門后，他就借著燈光讀著自己喜歡的書。他從書中知道了天空、宇宙，也從書中認識了許多動物、植物和小昆蟲。這段時間，列文虎克從書本上學到了許多東西。雜貨鋪的隔壁是一家眼鏡店，他有空就向師傅們學習磨眼鏡片的技術。他還從一些手藝人那里學會了做金銀飾品的手藝。在六年的學徒生活中，他學會許多在學校無法學到的知識。

微生物界中的“巨人”

微生物中也有看得見的。比如食用的蘑菇，藥用的靈芝、馬勃等都是微生物。生物學家曾在原捷克斯洛伐克發現一種巨蕈，屬于真菌族微生物范疇。它直徑4米多，重達100多千克。它不僅是微生物大家族中的“巨人”，在整個生物世界里也不算小了。他知道磨制的玻璃片可以將小的東西放大后，在腦海里產生了一個新奇的想法：如果能制造一種特殊的鏡片可以把看到的東西放大許多，用它來觀察一切微小的事物該有多好！

列文虎克的學徒期滿了，他不得不為謀生而四處奔波，一直沒有機會實現自己的理想。幾十年過去了，最后他回到了自己的故鄉，做了一個看門人。看門這種清閑的工作為他實現理想提供了充裕的時間。他開始了艱苦的磨制顯微鏡鏡片的工作。經過許多天的辛勞，他終于做成了可以放大近200倍的世界上第一臺顯微鏡。

列文虎克做好顯微鏡后，到處收集微小的東西放到顯微鏡下觀察。有一次，他牙縫里取下牙垢，然后放在顯微鏡下觀察。他驚呆了：牙垢里竟然有許許多多小生物，它們像魚兒一樣來回游動。他仔細地把看到的東西畫在本子上，并詳細記錄了觀察的結果。

此后，列文虎克每天不停地觀察著、記錄著。他的標本越來越多，他把這些觀察結果寄到英國皇家學會并引起了轟動，全世界的人們都在議論著這個微小的尚不被人所知的世界。人們從世界各地來到荷蘭列文虎克的家鄉，要求看一看這些居然連肉眼也看不到的微小生物。

列文虎克用自己親手制作的顯微鏡，第一個觀察到了細菌。但是由于當時科學不發達，就連列文虎克自己也不知道發現這些細菌有什么用處，他只是把它們叫做可愛的“小動物”。

這以后，列文虎克繼續觀察了各種容器里的積水以及河水、井水、污水等，都發現有這樣一個蕓蕓眾生的“小動物”世界。列文虎克第一個通過顯微鏡看到了細菌，為人類敲開了認識微生物的大門。從此，人們借助顯微鏡揭開了微生物的奧秘。

生命三域學說

人類在發現和研究微生物之前，把一切生物分成截然不同的兩大界——動物界和植物界。隨著人們對微生物認識的逐步深化，從兩界系統開始發展為三界系統、四界系統、五界系統甚至六界系統，直到20世紀70年代后期，有學者發現了地球上的第三種生命形式——古菌，才導致了生命三域學說的誕生。該學說認為生命是由古菌域、細菌域和真核生物域所構成。

古菌域包括嗜泉古菌界、廣域古菌界和初生古菌界；細菌域包括細菌、放線菌、藍細菌和各種除古菌以外的其他原核生物；真核生物域包括真菌、原生生物、動物和植物。除動物和植物以外，其他絕大多數生物都屬微生物范疇。由此可見，微生物在生物界級分類中占有特殊且重要的地位。

原核生物是由原核細胞構成的生物，細胞中無膜包圍的核和其他細胞器，染色體分散在細胞質中，不具有完全的細胞器官，并主要通過二分分裂繁殖，細菌、藍藻、支原體和衣原體都屬于原核生物。原核生物與古核生物、真核生物并列構成現今生物三大進化譜系。

真核生物是由真核細胞構成的生物。真核細胞是含有真核（被核膜包圍的核）的細胞。其染色體數在一個以上，能進行有絲分裂，還能進行原生質流動和變形運動。

最簡單的真核生物在進化過程中產生兩個分支，一個是原核生物（細菌和古菌），一個是原真核生物，在之后的進化過程中細菌和古菌首先向不同的方向進化。原真核生物經吞食一個古菌，并由古菌的DNA取代寄主的RNA基因組而產生真核生物。

從原核細胞到真核細胞是生物演化從簡單到復雜的轉折點，原核細胞沒有核膜，沒有細胞器，結構簡單。真核細胞具有核膜，整個細胞分化為細胞核和細胞質兩部分，細胞核內具有染色體，成為遺傳中心，細胞質內進行蛋白質合成，成為代謝中心。由于細胞結構的復雜化，增強了變異性，使得真核生物能夠向高級體制發展。

本領強大的微生物

微生物能在地球上最早出現，又延續至今，與它們特有的食量大、食譜廣、繁殖快和抗性高等有關。微生物的結構非常簡單，一個細胞或是分化成簡單的一群細胞，或是一個能夠獨立生活的生物體，承擔了生命活動的全部功能。它們個體雖小，但整個體表都具有吸收營養物質的機能，這就使它們的“胃口”變得分外龐大。如果將一個細菌在一小時內消耗的糖分換算成一個人要吃的糧食，那么，這個人得吃500年。微生物不僅食量大，而且無所不“吃”。地球上已有的有機物和無機物，它們都來者不拒，都會成為它們的食物來源。

微生物不分雌雄，它們的繁殖方式也與眾不同。以細菌家族的成員來說，它們是靠自身分裂來繁衍后代的，只要條件適宜，通常20分鐘就能分裂一次，一分為二，二變為四，四分成八……就這樣成倍成倍地分裂下去。雖然這種呈幾何級數的繁衍，常常受環境、食物等條件的限制，實際上不可能實現，即使這樣，它們也足以使動植物望塵莫及了。

微生物具有極強的抗熱、抗寒、抗鹽、抗干燥、抗酸、抗堿、抗缺氧、抗壓、抗輻射及抗毒物等能力。因而，從1萬米深、水壓高達1140個大氣壓的太平洋底到8.5萬米高的大氣層；從炎熱的赤道海域到寒冷的南極冰川；從高鹽度的死海到強酸和強堿性環境，都可以找到微生物的蹤跡。

由于微生物只怕明火，所以地球上除活火山口以外，都是它們的領地。微生物當然也要呼吸，它們有的喜歡吸氧氣，是好氧性的；有的則討厭氧氣，屬于厭氧性的；還有的在有氧和無氧環境下都能生存，叫兼性微生物。微生物不僅“能吃”，而且還“貪睡”。據報道，在埃及金字塔中三四千年前的木乃伊上仍有活細菌。微生物的休眠本領真是令人驚嘆不已。

微生物的演化

微生物經歷了一個從無到有，從簡單到復雜，從低級到高級的演化過程。微生物種類不同，演化的途徑、歷程也迥異。同時，不同的演化歷程也必然造就不同的生命體，龐大、多樣、繁茂的生物界就在這種不同中形成了。

細菌的演化

太陽在燃燒中會自然產生對細胞生物生長有妨礙的化學物質，我們將之統稱為有毒物質。這些有毒的物質會隨著塵粒轉移到太空中去。在塵粒中就帶有毒性的化學物質元素不斷發展壯大，當塵粒積聚到一定的質量，并在相互引力的作用下，使它們結合積聚時會產生沖擊和碰撞的現象。當出現了火花時，也會產生有毒物質元素，這些有毒化學物質元素與塵粒緊密相依，相互依存。

在行星體不斷發展壯大的過程中，塵粒天然地存在著對生命體有害的毒性元素。然而，地球上的塵粒在天然條件下，在水流和波浪的沖擊下會使塵粒產生化合作用，在塵粒物質發生質的變化的同時，有毒元素也隨著塵粒的變化而變化。當塵粒轉變成為微小的有感覺的碳水化合物生命個體，即有機分子時，有毒物質元素同時也形成更為微小的化合物個體而存在于這個有感覺的個體之中，即存在于單細胞之中。

它是作為一種比單細胞還要微小的單個孢子狀生命形態而獨立地依附在細胞之中而生存的，它不是由單細胞結構所組成的生命形態，這種能在細胞中而獨立生存的孢子狀微小生命體，是一種原核生物，統稱它為細菌。

細菌可以說是最小的具有完整細胞的微生物了。細菌的起源，根據目前已找到的化石來推斷，可追溯至35億年前，然而有關細菌的研究，則是顯微鏡發明改良后，才蓬勃發展的。

在顯微鏡下，我們看到的細菌，大致有3種形狀：個兒又胖又圓的，叫球菌；身體瘦瘦長長的，是桿菌；體形彎彎扭扭的，稱螺旋菌。不論哪種形狀，它們都只是單細胞，內部結構和一個普通的植物細胞相似。細菌的外面有個堅韌而有彈性的外殼，稱為細胞壁，細菌就靠細胞壁來保護自己的身體。緊貼細胞壁內部有一層柔韌的薄膜，叫細胞膜，它是食物和廢物進出細胞的“門戶”。

細胞膜里面充滿著黏稠的膠體溶液，這是細胞質，其中含有各種顆粒和貯藏物質。有的細菌有細胞核，但比大生物的細胞核簡單得多，因此人們叫它原核細胞。

多數細菌是不會運動的，只是由于它們體微身輕，所以能借助風力、水流或粘附在空氣中的塵埃和飛禽走獸身上，云游四方，浪跡天涯。也有一些細菌身上長有鞭毛，好像魚的尾巴，能在水中扭來擺去，游動起來速度挺快。霍亂弧菌憑借鞭毛的擺動，1小時內能移動18厘米，這段距離相當于它身長的9萬倍！

細菌中，有的“赤身裸體”，一絲不掛；有的卻穿著一身特別的“衣服”，這就是包圍在細胞壁外面的一層松散的黏液性物質，稱為莢膜。它既是細菌的養料貯存庫，又可作為“盔甲”，起著保護層的作用。

細菌家族的成員，如果固定在一個地方生長繁殖，就形成了用肉眼能看見的小群體，叫菌落。細菌可以以無性或者遺傳重組兩種方式繁殖，最主要的方式是二分裂法這種無性繁殖的方式：一個細菌細胞細胞壁橫向分裂，形成兩個子代細胞。

生物進化到今天，已不可能找到所有性狀都停留在原始狀態的現存生物。細菌的情況也是這樣。科學家在一類能用二氧化碳和氫氣產生甲烷的厭氧細菌中，發現了一個既不同于一般的細菌，又不同于真核生物的類群。于是，就把這一特殊的生物類群稱為原細菌，而為了與之區別，一般的細菌就稱為真細菌。

最初的原細菌只有產甲烷細菌類為代表，后來越來越多的種類被鑒別出來了，包括生長在極濃的鹽水中的鹽細菌、可以在自燃的煤堆中生長的嗜熱細菌、在硫磺溫泉中或海底火山區生長的嗜硫細菌等。這些原細菌都是在比較極端的環境和條件下生存的，真細菌以及真核生物在這樣的條件下早已不復存在了。