微生物

微生物是通常体型微小、不借助显微镜便难以详细观察的生物。微生物包括细菌、古菌和许多微小的真核生物。大多数微生物是单细胞生物，但有些会形成多细胞结构或群体。这一术语描述的是生物组织的尺度，而非某个单一的演化类群。微生物学研究这些生物，通常也将病毒纳入研究范围；不过，病毒没有细胞结构，是否将其归入微生物的定义，取决于该术语的具体用法。(uib.no)

多样性与分类

微生物广泛分布于细胞生物的主要类群中。细菌和古菌都属于原核生物：其遗传物质不包裹在由膜界定的细胞核内。尽管具有这一共同特征，这两个类群在演化历史、细胞膜组成和分子机制方面存在显著差异。因此，古菌并不只是一些特殊的细菌。这两个类群都栖息于多种环境中，包括土壤、水体，以及与其他生物形成的共生或伴生环境。(openstax.org)

微生物中的真核生物具有含细胞核的细胞，包括酵母和霉菌等微小的真菌，以及众多原生生物。酵母通常是单细胞生物；霉菌则以分枝丝状体的形式生长，并可能形成肉眼可见的菌落。原生动物是一个传统术语，指多种以单细胞为主的原生生物，其中许多以其他生物或有机物为食。微小的藻类包括生活在水生及其他环境中、能够进行光合作用的真核生物。这些描述性类群并不都对应单一的演化谱系。(openstax.org)

病毒与具有细胞结构的微生物存在根本差异。病毒的遗传物质包裹在以蛋白质为基础的结构中，有时外面还包有膜性包膜，并依赖宿主细胞进行复制。由于病毒与生物之间的相互作用，以及它们在环境和医学方面的重要性，微生物学也研究病毒；但将病毒纳入这一学科，并不能据此判定病毒是否应被视为生物。(openstax.org)

结构、代谢与繁殖

微生物在大小和组织结构上差异很大。许多细菌细胞的直径约为一微米，而微生物中的真核生物通常更大。单凭形态只能获得有限的鉴别信息：亲缘关系较远的生物在显微镜下可能看起来相似，但其生理特性和遗传组成却有显著差异。霉菌菌落等肉眼可见的生长体，可能由大量微小结构组成，而不是一个巨大的细胞。(openstax.org)

微生物的代谢涵盖多种获取碳和能量的方式。一些生物通过光合作用获取能量，包括蓝细菌和微小藻类。另一些则通过转化有机化合物或氧化无机物来获取能量。微生物对氧气的需求也各不相同：有些需要氧气，有些则在无氧条件下生长。这些差异有助于决定哪些生物能够占据特定生境，以及它们会进行哪些化学转化。(openstax.org)

细菌通常通过将一个细胞分裂为两个子细胞来繁殖。在有利条件下，其种群数量可以迅速增加，但生长仍取决于资源和环境状况。一个物种能够在某种环境中繁殖，并不意味着它在其他环境中也能同样良好地生长；不同微生物有各自的营养和生理需求。(microbiologysociety.org)

分布与生态作用

微生物栖息于土壤、淡水、海水，以及较大型生物的体表和体内。有些能够耐受异常高的温度、盐度、酸度或压力。这些适应能力因物种而异：极端环境中的微生物并不能代表所有微生物，许多微生物在普通环境条件下就能旺盛生长。(microbiologysociety.org)

微生物活动是生态系统运转不可或缺的一部分。细菌和真菌通过分解作用降解有机物，使养分重新进入循环。微生物通过生成、消耗和转化碳化合物，参与碳循环。光合微生物提供有机物，为水生食物网提供支撑，而其他微生物则消耗这些物质，并使其重新进入循环。(microbiologysociety.org)

某些细菌和古菌能够进行固氮，将大气中的氮气转化为氨，使其能够进入生物养分网络。其他微生物过程则将氨转化为亚硝酸盐和硝酸盐，或将含氮化合物重新转化为大气中的氮气。这些活动将微生物的生理过程与土壤肥力，以及陆地和海洋环境中的养分流动联系起来。(microbiologysociety.org)

与人类的关系及实际应用

人体皮肤以及消化道等部位栖居着微生物群落。微生物组通常指一个微生物群落，在某些定义中也包括该群落的全部遗传物质。许多常驻微生物无害或有益：一些帮助分解食物中的化合物，另一些则与潜在的入侵者竞争。因此，仅仅存在微生物，并不能证明发生了疾病。不过，某些微生物确实会引起感染，其影响也可能因菌株和宿主状况而异。(nigms.nih.gov)

人类将微生物用于食品生产、制造业和环境管理。酵母和细菌的发酵是制作面包、酒精饮料和发酵食品等产品的基础。微生物过程也用于污水处理，以及药物和治疗性蛋白质的制造。霉菌提供了包括青霉素在内的多种医学上重要的物质。这些应用利用的是特定生物及其代谢活动，而非所有微生物普遍共有的某种特性。(microbiologysociety.org)

发现与研究

17世纪70年代，安东尼·范·列文虎克使用自己的显微镜观察到了微生物。19世纪，路易·巴斯德研究了微生物发酵，并对自然发生说提出挑战。他的鹅颈瓶实验表明，即使空气能够进入，只要阻止携带微生物的空气尘埃接触经过加热的营养液，营养液就可以保持不受污染。(microbiologysociety.org)

现代研究综合运用显微观察、培养、生化分析和遗传学方法。培养使研究人员能够直接研究微生物的生长，但许多生物很难在实验室条件下培养繁殖。宏基因组学研究从样本中各种生物整体获取的遗传序列，使研究人员不必先分别培养群落中的每个成员，就能研究微生物群落。这种方法被用于研究土壤、水体和人体皮肤等环境中的群落。(nigms.nih.gov)