關(guān)于微生物學(xué)的幾點(diǎn)哲學(xué)思考

1、關(guān)于微生物學(xué)的幾點(diǎn)哲學(xué)思考鄒水洋 羅詩(shī)裕 郭祀遠(yuǎn)摘要：基于唯物辯證法的基本思路，討論了微生物的多樣性與統(tǒng)一性、微生物運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性與相對(duì)性以及微生物世界的對(duì)立統(tǒng)一等基本哲學(xué)問題；分析了內(nèi)因與外因、質(zhì)量與量變、必然性與偶然性等哲學(xué)范疇對(duì)生產(chǎn)實(shí)踐的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞：唯物辯證主義；科學(xué)哲學(xué)；微生物學(xué)；對(duì)立統(tǒng)一眾所周知，近代生命科學(xué)中的達(dá)爾文進(jìn)化論和細(xì)胞學(xué)說是馬克思主義哲學(xué)形成的重要自然科學(xué)基礎(chǔ)。當(dāng)代生命可續(xù)的迅猛發(fā)展勢(shì)必對(duì)馬克思主義哲學(xué)的研究與發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。微生物學(xué)作為生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展最快、影響最大、體現(xiàn)生命科學(xué)發(fā)展主流的前沿科學(xué)，其知識(shí)體系不僅涵蓋了生命科學(xué)領(lǐng)域的許多重大進(jìn)展，而且蘊(yùn)含著非常

2、豐富的辯證唯物主義思想。深入發(fā)掘、研究微生物學(xué)中的哲學(xué)思想對(duì)充實(shí)和發(fā)展辯證唯物主義具有積極意義。另一方面，辯證唯物主義是各門具體學(xué)科的總結(jié)與升華，又對(duì)這些具體學(xué)科的研究具有重要的指導(dǎo)作用。恩格斯曾經(jīng)指出：“對(duì)于現(xiàn)今的自然科學(xué)來說，辯證法恰好是最重要的思維形式，因?yàn)橹挥修q證法才能為自然界中出現(xiàn)的發(fā)展過程，為各種普遍聯(lián)系，為從一個(gè)研究領(lǐng)域向另一個(gè)研究領(lǐng)域過渡提供了模式，從而提供了說明方法。”深刻認(rèn)識(shí)這種辯證關(guān)系，能幫助我們?cè)谖⑸飳W(xué)中貫徹辯證唯物主義的指導(dǎo)作用，更好地促進(jìn)知識(shí)學(xué)習(xí)、科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐。本文對(duì)微生物學(xué)中的基本哲學(xué)思想及其實(shí)踐指導(dǎo)意義做了初步的闡述和探討。1、 微生物學(xué)中的基本哲學(xué)思想

3、微生物不僅具有所有生物共同性的一面，如都具有新陳代謝、生長(zhǎng)繁殖、遺傳變異等基本特征；同事也具有其自身獨(dú)特性的一面，如形態(tài)微小，繁殖快速，適應(yīng)性強(qiáng)，分布廣泛等特點(diǎn)。微生物的各種生命現(xiàn)象及其活動(dòng)規(guī)律生動(dòng)地表現(xiàn)了辯證唯物主義的基本思想。（1） 微生物的多樣性與統(tǒng)一性微生物最引人注目的特點(diǎn)之一就是其極其豐富的生物多樣性，主要表現(xiàn)在其種類繁多、分布廣泛、代謝類型極為豐富等諸多方面。地球上有分類記錄的物種大約有200萬種，其中，微生物超過20萬種，而且其數(shù)量還在急劇增加，有人估計(jì)已發(fā)現(xiàn)的微生物種類至多也不超過自然界中微生物總數(shù)的10%。凡有生物圈的地方就有微生物的蹤跡，不論在動(dòng)植物體內(nèi)外，還是在土壤、河流

4、、空氣甚至各種惡劣的極端環(huán)境，都有微生物的存在。微生物生理代謝類型之多，是動(dòng)植物遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及的，理論上自然界各種有機(jī)物都可以找到相應(yīng)的微生物來分解；微生物有著最多樣的產(chǎn)能方式，能夠合成各種復(fù)雜的有機(jī)物，能夠抵抗各種極端環(huán)境等等。盡管微生物多種多樣，但微生物世界具有統(tǒng)一性，這個(gè)統(tǒng)一性就是它的物質(zhì)性。首先構(gòu)成微生物細(xì)胞（或毒粒）的物質(zhì)基礎(chǔ)是各種元素。這些元素都來自于自然界，它們以各種有機(jī)物、無機(jī)物的形式存在于細(xì)胞（）中，甚至很多生命物質(zhì)在化學(xué)組成和立體結(jié)構(gòu)上都呈現(xiàn)高度的一致性，如所有微生物構(gòu)成蛋白質(zhì)的原料都是20余種基本氨基酸，它們都是L-型-氨基酸（脯氨酸例外）；微生物活動(dòng)需要的能量也不是憑空產(chǎn)生的

5、，它們來自于光的照射和化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)，同樣遵守能量守恒定律。其二，微生物和其他生物一樣都具有新陳代謝、生長(zhǎng)繁殖、遺傳變異等基本生命特征，它們都共用一套“三聯(lián)體”遺傳密碼，甚至微生物基因組上含有與高等生物同源的基因，這些都證明了生物界的高度統(tǒng)一性。其三，從哲學(xué)的“物質(zhì)”來講，不論微生物如何豐富多樣，如何變化多端，它們都是可以被人類認(rèn)知的客觀存在，不受什么“神秘物質(zhì)”和“神秘力量”的支配。隨著科技的發(fā)展，越來越多的微生物為人類所認(rèn)識(shí)、所利用，近年來一些特殊微生物的發(fā)現(xiàn)甚至打破了人類對(duì)于生物的傳統(tǒng)觀念，引發(fā)了許多關(guān)于生命現(xiàn)象的哲學(xué)討論。如一些極端嗜熱微生物能在100以上的高溫正常生長(zhǎng)；朊病毒的化學(xué)組

6、成中竟然沒有核酸，只有蛋白質(zhì)存在?？茖W(xué)的新發(fā)現(xiàn)，一方面更豐富了微生物的多樣性，另一方面也進(jìn)一步證明了微生物世界的統(tǒng)一性。需要特別指出的是：正是由于微生物極其豐富的生物多樣性以及過于微小、不易觀察等原因，決定了微生物多樣性與統(tǒng)一性的認(rèn)識(shí)必然是一個(gè)長(zhǎng)期而艱巨的過程。自然界絕大多數(shù)微生物對(duì)人類而言還是未知世界，其物種的產(chǎn)生于消亡是在人類不知不覺中發(fā)生的，當(dāng)然就更談不上對(duì)他們的控制與利用。1992年聯(lián)合國(guó)環(huán)境發(fā)展大會(huì)通過的生物多樣性公約明確指出，微生物和動(dòng)植物一樣是寶貴的自然資源。積極保護(hù)與合理開發(fā)微生物資源不僅是人類可持續(xù)發(fā)展的重要保證，而且對(duì)于解決人類社會(huì)現(xiàn)在面臨的能源危機(jī)、環(huán)境惡化、疾病防治等一

7、系列重大問題具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。（2） 微生物在自然界的普遍聯(lián)系自然界中的各種微生物極少單獨(dú)存在，總是較多地聚在一起以群體的形式出現(xiàn)，也常常與其他生物共存于一個(gè)限定的空間內(nèi)，這樣它們之間可能發(fā)生各種聯(lián)系和相互作用，并由此構(gòu)成各種生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)系統(tǒng)中微生物與環(huán)境之間有著密切的關(guān)系，微生物的生命活動(dòng)依賴于環(huán)境，同時(shí)也影響著環(huán)境。微生物之間、微生物與其他生物之間也存在著相互依存、相互制約的非常復(fù)雜而多樣化的關(guān)系，如競(jìng)爭(zhēng)、互生、共生、寄生、拮抗關(guān)系等。在各種生態(tài)系統(tǒng)中，上述生態(tài)關(guān)系往往并不是單獨(dú)存在的，多是數(shù)種生態(tài)關(guān)系并存，并且相互之間產(chǎn)生錯(cuò)綜復(fù)雜的影響，共同維持生態(tài)系統(tǒng)的平衡與發(fā)展。如果從整個(gè)地球生

8、物圈的發(fā)展史來看，微生物不僅是地球生物圈的開創(chuàng)者，也是維護(hù)者。從生物起源我們可以知道，微生物是最早出現(xiàn)的生物體，并進(jìn)化成后來的動(dòng)植物。藍(lán)細(xì)菌的產(chǎn)氧作用，改變了大氣圈的化學(xué)組成，為后來的動(dòng)植物出現(xiàn)打下基礎(chǔ)。整個(gè)生物圈要取得繁榮昌盛和發(fā)展，其能量來源是太陽，而元素來源主要是依賴由于微生物分解作用所推動(dòng)的生物地球化學(xué)循環(huán)。微生物與生物和非生物環(huán)境之間的普遍聯(lián)系是生態(tài)系統(tǒng)和生物圈形成和發(fā)展的基礎(chǔ)。微生物生態(tài)學(xué)的發(fā)展不斷證實(shí)和豐富了辯證唯物主義關(guān)于普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。（3） 微生物世界的運(yùn)動(dòng)與發(fā)展構(gòu)成微生物的各種生命物質(zhì)無時(shí)無刻不再變化更新之中，能量也在體內(nèi)外轉(zhuǎn)化流動(dòng)；微生物細(xì)胞經(jīng)歷著生長(zhǎng)與死亡，以及形態(tài)、

9、結(jié)構(gòu)、生理的多種變化；微生物群體隨外界條件的變化發(fā)生著數(shù)量的增減、代謝能力的改變、生境的變遷；從 更廣闊久遠(yuǎn)的時(shí)空來看，微生物還經(jīng)理種群的演替與進(jìn)化，參與各種生態(tài)系統(tǒng)的形成與發(fā)展等。1、 微生物運(yùn)動(dòng)的整體性特征。微生物的各種活動(dòng)規(guī)律在微生物學(xué)中分別歸屬于新陳代謝、生長(zhǎng)繁殖、遺傳變異、生態(tài)系統(tǒng)等部分。如果從普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)來審視這些運(yùn)動(dòng)規(guī)律，不難發(fā)現(xiàn)微生物的各種運(yùn)動(dòng)主要以系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的形式變現(xiàn)出來。如：作為生命最本質(zhì)特征的新陳代謝并不是雜亂無章的化學(xué)反應(yīng)和能量變化，而是微生物與環(huán)境之間進(jìn)行的物質(zhì)和能量的有序交換過程一級(jí)微生物體內(nèi)物質(zhì)和能量的有序轉(zhuǎn)變過程。新陳代謝盡管非常復(fù)雜，但卻高度有序，各種生化反應(yīng)

10、在微生物酶的選擇性催化作用及各種調(diào)控機(jī)制下有條不紊地進(jìn)行這是由微生物細(xì)胞的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（由細(xì)胞壁、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)、細(xì)胞核或擬核等構(gòu)成的有機(jī)整體）所決定的。微生物的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)還表現(xiàn)在不同層次的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)上：一個(gè)單細(xì)胞的微生物就是一個(gè)系統(tǒng)（多細(xì)胞的微生物也是如此），它的各種生命現(xiàn)象，如生長(zhǎng)繁殖、遺傳變異都是其各組成部分相互作用、協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果；無數(shù)個(gè)微生物組成的群體菌落、種群以及由微生物群體參與的各種生態(tài)系統(tǒng)又在新的層次上表現(xiàn)出新的系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律。2、 微生物運(yùn)動(dòng)的對(duì)立統(tǒng)一。各種矛盾體對(duì)立統(tǒng)一推動(dòng)微生物不斷運(yùn)動(dòng)發(fā)展。新陳代謝就是由一對(duì)基本矛盾同化作用與異化作用構(gòu)成的。同化作用是把從外界攝取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成微

11、生物自身的組成成分，并儲(chǔ)存能量；而異化作用則把自身的一部分物質(zhì)分解，釋放其中的能量。二者是相反的兩個(gè)過程，但同化作用合成的物質(zhì)正是異化作用的基礎(chǔ)，而異化作用產(chǎn)生的能量和部分產(chǎn)物又是同化作用得以進(jìn)行的前提。二者既對(duì)立、又聯(lián)結(jié)，共同為微生物的各種生理活動(dòng)提供物質(zhì)、能量的需要。微生物的遺傳與變異也是一對(duì)典型的矛盾體。遺傳使親代和子代之間保持相似性，而變異又使親代和子代之間不完全相同；微生物在遺傳中由于遺傳物質(zhì)的改變出現(xiàn)變異，大多數(shù)微生物又可以將這些變異遺傳給后代；遺傳是相對(duì)的，變異是絕對(duì)的，遺傳中有變異，變異中有遺傳，遺傳與變異的辯證關(guān)系使得微生物不斷進(jìn)化。再如微生物與環(huán)境之間的對(duì)立統(tǒng)一，環(huán)境影響和

12、制約著微生物的生存與發(fā)展，而微生物在生活過程中又不斷影響和改變著環(huán)境。當(dāng)然，微生物世界還有很多的矛盾運(yùn)動(dòng)有待我們?nèi)ヌ矫?，而微生物正是在這些矛盾運(yùn)動(dòng)規(guī)律的不斷揭示中得到發(fā)展。3、 微生物運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性與相對(duì)性。微生物雖然無時(shí)無刻不處于運(yùn)動(dòng)變化之中，但在一定的階段，一定的環(huán)境下微生物的某些性狀仍可以保持相對(duì)的穩(wěn)定性。細(xì)菌產(chǎn)生的芽孢、霉菌或放線菌產(chǎn)生的孢子、低溫下的微生物都表現(xiàn)出休眠狀態(tài)，其新陳代謝趨于停滯，微生物細(xì)胞在一段時(shí)期內(nèi)基本沒有變化。這種穩(wěn)定狀態(tài)是短暫的，有條件的。如芽孢和孢子在適宜的環(huán)境中又會(huì)萌發(fā)，低溫下休眠的微生物一旦溫度適宜又可重新開始新陳代謝等活動(dòng)。即使是在休眠狀態(tài)下，微生物也會(huì)緩慢

13、的衰亡。單細(xì)胞微生物群體在其典型生長(zhǎng)曲線中的穩(wěn)定期，群體數(shù)目保持恒定，在宏觀上可看作一種相對(duì)的穩(wěn)定，但從微觀的層次去看，這時(shí)微生物不斷有個(gè)體產(chǎn)生，也有個(gè)體衰亡，只是生長(zhǎng)和死亡的速度相等沒微生物群體表現(xiàn)出動(dòng)態(tài)平衡罷了；當(dāng)微生物所處環(huán)境不斷惡化，微生物便從穩(wěn)定期進(jìn)入衰亡期。再如生態(tài)平衡也是一種動(dòng)態(tài)平衡，各種環(huán)境因素的變化都可能會(huì)影響甚至破壞它。動(dòng)態(tài)平衡普遍存在于自然界和人類社會(huì)，其動(dòng)中有靜、靜中有動(dòng)的微妙辯證關(guān)系很值得我們研究。2、 唯物辯證法對(duì)實(shí)踐的指導(dǎo)意義既然辯證唯物主義是科學(xué)得世界觀和方法論，那么我們?cè)谖⑸飳W(xué)的研究與應(yīng)用實(shí)踐中有意識(shí)的運(yùn)用唯物辯證法，可以使得我們更易看清事物的本質(zhì)，找到正確

14、的方法，堅(jiān)定成功的信念，從而使我們的工作起到事半功倍的效果。（1） 內(nèi)因與外因高產(chǎn)值菌與優(yōu)化的發(fā)酵工藝發(fā)酵工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，是生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品要么是微生物菌體，要么是其代謝產(chǎn)物，如何在生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高效、高產(chǎn)的目標(biāo)？運(yùn)用唯物辯證法，可以從內(nèi)應(yīng)與外因兩個(gè)方面來討論。內(nèi)因即生產(chǎn)菌，外因就是發(fā)酵工藝條件。通常優(yōu)良的生產(chǎn)菌是關(guān)鍵因素，是技術(shù)的核心。但僅有好的菌種，若不配合適宜的生長(zhǎng)、發(fā)酵條件，其生產(chǎn)潛力并不能得到充分的發(fā)揮；反過來，沒有好的菌種，無論如何優(yōu)化工藝條件，生產(chǎn)水平，也很難有較大提高。只有將好的菌種與優(yōu)化的工藝條件相結(jié)合才能獲得最佳的生產(chǎn)效果。把握內(nèi)因

15、與外因相互作用原理，能使我們深刻認(rèn)識(shí)為什么高產(chǎn)菌的應(yīng)用和發(fā)酵工藝條件的優(yōu)化是整個(gè)發(fā)酵工藝中不可分割的兩個(gè)方面。（2） 質(zhì)變與量變菌種的衰退與復(fù)壯菌種衰退是發(fā)酵工程經(jīng)常遇到的嚴(yán)重影響生產(chǎn)的一大問題，其主要表現(xiàn)出來持續(xù)的低產(chǎn)、不穩(wěn)產(chǎn)。菌種衰退從本質(zhì)上講就是負(fù)變（代謝產(chǎn)物生產(chǎn)能力下降）在微生物細(xì)胞群中由量變（比例增加）到質(zhì)變（衰退）的逐步演化過程。開始時(shí)，在一個(gè)大群體中僅有個(gè)別細(xì)胞發(fā)生負(fù)變，這時(shí)如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取有效措施，而仍一味傳種接代，則群體中這種負(fù)變個(gè)體的比例就逐步增大，最后會(huì)發(fā)展成優(yōu)勢(shì)群體，從而使整個(gè)群體表現(xiàn)嚴(yán)重的衰退。從質(zhì)變與量變規(guī)律出發(fā)，我們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中要克服一勞永逸的思想，注意防微杜漸

16、，要把菌種的純化、復(fù)壯作為一項(xiàng)經(jīng)常性的工作來做，才能使生產(chǎn)菌株保持其優(yōu)良性狀，從而保證生產(chǎn)穩(wěn)定和正常運(yùn)行。（3） 運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性與相對(duì)性菌種保藏菌種是一種極為重要的資源，而菌種保藏就是保持微生物（菌株）的生活力和原有性狀的方法。菌種活力的保持及其性狀的穩(wěn)定對(duì)基礎(chǔ)研究和實(shí)際生產(chǎn)具有特別重要的意義。在基礎(chǔ)研究中，菌種保藏可以保證研究結(jié)果取得良好的重復(fù)性；對(duì)于實(shí)際應(yīng)用的生產(chǎn)菌種，可靠的保藏措施可以保證優(yōu)良菌種長(zhǎng)期高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)。但微生物生長(zhǎng)繁殖快、新陳代謝旺、易變異，如何做好菌種保藏工作？物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)性與相對(duì)性原理給了我們有益的啟示。事物發(fā)展變化的絕對(duì)性讓我們認(rèn)識(shí)到，菌種保藏不可能天長(zhǎng)地久，任何保藏方法

17、都有一定的局限性，因此在保藏過程中要注意保藏條件的維護(hù)，期限到了要適時(shí)傳種接代。而在特殊的條件下，事物可以保持相對(duì)穩(wěn)定性，因此我們可以人為地創(chuàng)造一些特殊環(huán)境（如低濕、干燥、隔氧等）使菌種處于代謝不活波，生長(zhǎng)繁殖受到抑制的休眠狀態(tài)，以減少菌種變異和保持生命力，從而達(dá)到延長(zhǎng)保藏期的目的。近幾十年發(fā)展起來的真空冷凍保藏、液氮保藏等先進(jìn)的保藏方法可以使菌種存活10-20年甚至更久而不衰、不死、不變異。（4） 必然性與偶然性誘變育種微生物基因突變是一個(gè)隨機(jī)過程，突變率大約是1010，也就是說我們希望發(fā)生突變的基因剛好發(fā)生正變（具有某種優(yōu)良性狀）是一個(gè)小概率偶然事件，因此在微生物群體中隨意挑選幾個(gè)細(xì)胞就想

18、得到某種性狀改變的菌株是不大可能的無異于大海撈針。那么我們?cè)鯓油ㄟ^育種工作得到想要的菌株呢？生物進(jìn)化給了我們哲學(xué)啟示。生物進(jìn)化是自然界的普通現(xiàn)象，盡管生物進(jìn)化理論還在發(fā)展之中，但有一些基本觀點(diǎn)是得到證明的：生物個(gè)體的基因突變具有偶然性，但對(duì)一個(gè)種群來說，在長(zhǎng)期的發(fā)展過程中基因突變則是必然的；生物的基因突變具有隨機(jī)性，無方向性，但自然選擇保留了適應(yīng)環(huán)境變化的基因突變個(gè)體，而淘汰了那些不適應(yīng)環(huán)境的突變個(gè)體或未突變個(gè)體。于是，生物種群在宏觀上便表現(xiàn)為生物性狀有方向性的改變進(jìn)化。微生物誘變育種是利用物理、化學(xué)方法提高微生物基因突變率，然后從微生物種群中分離出性狀改變的基因型菌株進(jìn)行培養(yǎng)，其實(shí)質(zhì)就是一種人工操作下的快速生物進(jìn)化。事物發(fā)展的