Una breve discusión sobre la relación entre los microorganismos y la salud humana.

Uno de los impactos más importantes de los microorganismos en los seres humanos es la prevalencia de enfermedades infecciosas. El 50% de las enfermedades humanas son causadas por virus. Los datos publicados por la Organización Mundial de la Salud muestran que la tasa de morbilidad y mortalidad de las enfermedades infecciosas ocupa el primer lugar entre todas las enfermedades. La historia de los microorganismos que causan enfermedades humanas es también la historia de la lucha constante de la humanidad contra ellos. Los seres humanos han logrado grandes avances en la prevención y el tratamiento de enfermedades, pero siguen apareciendo infecciones microbianas nuevas y que reaparecen, y un gran número de enfermedades virales aún carecen de tratamientos eficaces. Los mecanismos causantes de algunas enfermedades no están claros. El abuso de una gran cantidad de antibióticos de amplio espectro ha provocado una fuerte presión de selección, lo que ha provocado que muchas cepas muten, lo que ha llevado al desarrollo de resistencia a los medicamentos y plantea nuevas amenazas para la salud humana. Algunos virus segmentados pueden mutar mediante recombinación o recombinación. El ejemplo más típico es el virus de la influenza. En cada pandemia de influenza, los virus de la influenza mutan a partir de las cepas que causaron infecciones anteriores. Esta rápida mutación crea grandes obstáculos para el diseño y el tratamiento de vacunas. La aparición de Mycobacterium tuberculosis resistente a los medicamentos ha provocado que la infección tuberculosa que había estado casi controlada se haya extendido por todo el mundo.

Los microorganismos vienen en todas las formas y formas, algunos de los cuales son putrefactos, provocando cambios adversos en el olor y la estructura de los tejidos de los alimentos. Por supuesto, algunos microorganismos son beneficiosos y se utilizan en la producción de queso, pan, encurtidos, cerveza y vino. Los microorganismos son tan pequeños que deben verse a través de un microscopio con un aumento de aproximadamente 1000 veces. Por ejemplo, para bacterias de tamaño mediano, 1.000 de ellas apiladas juntas serían tan grandes como un punto. Piense en una gota de leche. Hay alrededor de 50 millones de bacterias por mililitro de leche en mal estado, o alrededor de 5 mil millones de bacterias por litro de leche. Es decir, una gota de leche puede contener 5 mil millones de bacterias.

Los microorganismos pueden causar enfermedades y provocar moho y podredumbre en alimentos, telas, cuero, etc., pero los microorganismos también tienen un lado beneficioso. Fue Fleming quien descubrió por primera vez la penicilina a partir de la capacidad del Penicillium para inhibir el crecimiento de otras bacterias. Este fue un descubrimiento que marcó una época en el campo de la medicina. Posteriormente, se eliminaron una gran cantidad de antibióticos de los metabolitos de actinomicetos y otras bacterias. El uso de antibióticos salvó innumerables vidas durante la Segunda Guerra Mundial. Algunos microorganismos se utilizan ampliamente en la fermentación industrial para producir etanol, alimentos y diversas preparaciones enzimáticas; algunos microorganismos pueden degradar plásticos, tratar aguas residuales y gases, etc., y tienen un gran potencial para recursos renovables, y se denominan microorganismos respetuosos con el medio ambiente y algunos pueden; Los microorganismos que sobreviven en ambientes extremos, como altas temperaturas, bajas temperaturas, altos niveles de sal, altos niveles de álcali y alta radiación, son ambientes en los que la vida ordinaria no puede sobrevivir. Algunos microorganismos todavía existen, etc. Parece que hemos descubierto muchos microorganismos, pero de hecho, debido a las limitaciones de los métodos de cultivo y otros medios técnicos, los microorganismos descubiertos por los humanos hoy en día sólo representan una pequeña parte de los microorganismos que existen en la naturaleza.

El mecanismo de interacción entre microorganismos también es bastante misterioso. Por ejemplo, en el intestino de las personas sanas existe una gran cantidad de bacterias, llamadas flora normal, que contienen cientos de especies bacterianas. Estas bacterias son interdependientes y mutuamente beneficiosas en el ambiente intestinal. Aún no está claro el papel de la microbiota en la descomposición y absorción de alimentos, sustancias tóxicas e incluso fármacos, ni las interacciones entre bacterias. Una vez que la flora bacteriana se desequilibra, se producirá diarrea.

A medida que la investigación médica avanza al nivel molecular, las personas se familiarizan cada vez más con términos profesionales como genes y materiales genéticos. La gente se da cuenta de que es la información genética la que determina las características vitales de un organismo, incluidas su forma externa y sus actividades vitales, y el genoma de un organismo es el portador de esta información genética. Por tanto, dilucidar la información genética que porta el genoma de un organismo ayudará enormemente a revelar el origen y el misterio de la vida. Estudiar los patrones de variación, virulencia y patogenicidad de patógenos microbianos a nivel molecular es una revolución para la microbiología tradicional.

La investigación sobre genomas de organismos representados por el Proyecto Genoma Humano se ha convertido en la vanguardia de la investigación en ciencias biológicas, y la investigación del genoma microbiano es una rama importante de la misma. La prestigiosa revista mundial "Science" calificó la investigación del genoma microbiano como uno de los mayores avances científicos del mundo.

Revelar el mecanismo genético de los microorganismos a través de la investigación genómica, descubrir genes funcionales importantes y desarrollar vacunas basadas en estos, y desarrollar nuevos medicamentos antivirales, antibacterianos y fúngicos controlará eficazmente la epidemia de enfermedades infecciosas nuevas y antiguas y promoverá el avance de la atención médica y sanitaria. ¡En rápido desarrollo y crecimiento!

La investigación genómica sobre microorganismos a nivel molecular proporciona nuevas pistas e ideas para explorar los misterios de las interacciones entre microorganismos individuales y grupos. Para desarrollar plenamente los recursos microbianos (especialmente bacterianos), Estados Unidos lanzó el Proyecto Genoma Microbiano (MGP) en 1994. Al estudiar la información completa del genoma para desarrollar y utilizar genes funcionales importantes de microorganismos, no solo podemos profundizar nuestra comprensión de los mecanismos patogénicos, el metabolismo importante y los mecanismos reguladores de los microorganismos, sino también desarrollar una serie de genes estrechamente relacionados con nuestras vidas sobre esta base. Los productos de ingeniería incluyen: vacunas para vacunación, nuevos medicamentos para tratamiento, reactivos de diagnóstico y diversas preparaciones enzimáticas utilizadas en la producción industrial y agrícola, etc. Mediante la transformación de los métodos de ingeniería genética se promueve la construcción de nuevas cepas y la transformación de cepas tradicionales, y se promueve de manera integral el advenimiento de la era de la industria microbiana.

Los microorganismos industriales afectan a muchas industrias como la alimentaria, farmacéutica, metalúrgica, minera, petrolera, del cuero y de productos químicos ligeros. La producción de antibióticos, butanol, vitamina C y la preparación de algunos alimentos aromatizados mediante fermentación microbiana están involucradas en la depilación del cuero, la metalurgia, la extracción de petróleo y otros procesos de producción, e incluso se utilizan directamente como aditivos para detergentes, etc. .; también hay algunos metabolitos de microorganismos que pueden usarse ampliamente en la producción agrícola como pesticidas microbianos naturales. Al estudiar el genoma de Bacillus subtilis se descubrieron una serie de genes relacionados con la producción de antibióticos e importantes enzimas industriales. Los lactobacilos participan en el proceso de fermentación de los alimentos como un importante regulador microecológico. La investigación genómica sobre ellos ayudará a encontrar genes funcionales clave y luego modificar las cepas para hacerlas más adecuadas para los procesos de producción industrial. La investigación sobre el genoma de Gluconobacter oxidans, una cepa clave en el proceso doméstico de producción de vitamina C por fermentación en dos pasos, encontrará importantes genes de función metabólica relacionados con la producción de vitamina C bajo la premisa de completar la secuenciación del genoma y realizará nuevos proyectos a través de la genética. La ingeniería de construcción de cepas bacterianas simplifica los pasos de producción, reduce los costos de producción y luego logra un aumento sustancial de los beneficios económicos. La investigación genómica sobre microorganismos industriales continúa descubriendo nuevos genes enzimáticos especiales y genes funcionales relacionados con importantes procesos metabólicos y la producción de metabolitos, y los aplica a la producción y la transformación de industrias y procesos tradicionales, al tiempo que promueve el rápido desarrollo de la biotecnología moderna.

Investigación sobre genomas microbianos agrícolas para identificar mecanismos patógenos y desarrollar nuevas estrategias para controlar enfermedades

Según las estadísticas, las reducciones mundiales del rendimiento de los cultivos causadas por enfermedades pueden llegar al 20% cada año , entre las cuales bacterias vegetales Las enfermedades de transmisión sexual son las más graves. Parece que no hay mejor estrategia de control de enfermedades que cultivar variedades genéticamente resistentes y mejorar el manejo hortícola. Por tanto, es muy urgente realizar activamente investigaciones genómicas de determinados microorganismos fitopatógenos, comprender sus mecanismos patogénicos y desarrollar nuevas estrategias para controlar enfermedades.

Las bacterias patógenas de los cítricos de cultivos comerciales son los primeros microorganismos fitopatógenos cuya secuencia completa se ha publicado en el mundo. También existen algunos microorganismos agrícolas que son muy importantes en términos de taxonomía, fisiología y valor económico, como Erwinia carotovora, Pseudomonas y Xanthomonas fitopatógenas, que actualmente se encuentran en estudio en mi país. Recientemente, se acaba de determinar la secuencia completa de los rizobios fijadores de nitrógeno de las plantas. Aprovechando el programa ya maduro de selección de fármacos terapéuticos a partir de información genómica de microorganismos patógenos humanos, se puede aplicar provisionalmente a patógenos de plantas. Especialmente para las bacterias patógenas de los cítricos que requieren insectos vectores para completar sus ciclos de vida, además de los insecticidas que pueden bloquear sus ciclos de vida, los factores relacionados con la virulencia sólo se pueden encontrar a través de la investigación genética y se pueden encontrar objetivos de resistencia para el desarrollo de estrategias de control más efectivas. . El análisis de toda la información genética de las bacterias fijadoras de nitrógeno también es de gran importancia para el desarrollo y utilización de sus genes fijadores de nitrógeno clave para mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos.

La investigación sobre el genoma de los microorganismos protectores del medio ambiente ha encontrado genes clave para degradar diferentes contaminantes.

A la vez que se promueve el desarrollo económico de forma integral, se combate el fenómeno del abuso de recursos y el daño al medio ambiente. es cada vez más grave. Ante el repetido deterioro del medio ambiente global, la defensa de la protección del medio ambiente se ha convertido en la voz común de la gente de todo el mundo. La descontaminación biológica tiene un gran potencial en el control de la contaminación ambiental, y la participación de microorganismos en el tratamiento es la corriente principal de la descontaminación biológica.

Los microorganismos pueden degradar materia orgánica como los plásticos y el tolueno; también pueden tratar los fosfatos en las aguas residuales industriales, los gases residuales que contienen azufre y mejorar el suelo. Los microorganismos pueden descomponer sustancias como la celulosa y promover el reciclaje de recursos. La investigación genómica de estos microorganismos se puede utilizar de forma selectiva basándose en una comprensión profunda de los antecedentes genéticos de procesos metabólicos especiales, como encontrar genes clave para la degradación de diferentes contaminantes y combinarlos en una determinada cepa para construir una proteína de alta eficiencia. La cepa genéticamente modificada tiene múltiples usos y puede degradar diferentes contaminantes ambientales al mismo tiempo, maximizando su potencial para mejorar el medio ambiente y eliminar la contaminación. El Instituto Americano de Investigación del Genoma combinó métodos de biochips para estudiar los perfiles de expresión de microorganismos en condiciones especiales con el fin de encontrar sus genes clave para degradar la materia orgánica y determinar objetivos para su desarrollo y utilización.

La investigación sobre el genoma de los microorganismos en ambientes extremos tiene un gran potencial para comprender en profundidad la naturaleza de la vida.

Los microorganismos que pueden crecer en ambientes extremos se llaman extremófilos, también conocidos. como extremófilos. Los extremófilos tienen una gran adaptabilidad a ambientes extremos. El estudio de los genomas de los extremófilos ayudará a estudiar la adaptabilidad de los microorganismos en condiciones extremas a nivel molecular y profundizará nuestra comprensión de la naturaleza de la vida.

Existe una bacteria extremófila que puede sobrevivir a la exposición a miles de veces la intensidad de la radiación, mientras que los humanos moriremos con una sola dosis. Los cromosomas de la bacteria se rompieron en cientos de fragmentos después de haber sido expuestos a millones de rayos rad-a, pero pudieron restaurarse en un día. El estudio de su mecanismo de reparación del ADN es de gran importancia para el desarrollo de la gestión biológica del medio ambiente en zonas contaminadas por radiación. Explotar y utilizar las características extremas de los extremófilos puede superar algunas limitaciones en el campo actual de la biotecnología, establecer nuevos medios técnicos y revolucionar las capacidades biotecnológicas en los campos del medio ambiente, la energía, la agricultura, la salud, la industria química ligera, etc. Las extremazimas de extremófilos pueden funcionar en ambientes extremos, lo que ampliará enormemente el espacio de aplicación de las enzimas y son la base para establecer procesos biotecnológicos de alta eficiencia y bajo costo, como la TagDNA polimerasa en la tecnología de PCR y la TagDNA polimerasa en enzimas alcalinas. etc. son todos representativos. La investigación y aplicación de extremófilos será una forma importante de obtener las ventajas de la biotecnología moderna, y su potencial de aplicación es grande en el desarrollo de nuevas enzimas, nuevos fármacos y la remediación ambiental.