枯萎病將結束美國栗樹的生命？

2. 枯萎病將結束美國栗樹的生命？ • 美國西部森林，從緬因州到喬治亞州充滿美國栗樹 (Castanea dentate)。 • 在1900年代，一種亞洲真菌 (Cryphonectria parasitica)，突然由中國大陸傳染至北美，許多亞洲樹種已演化出抗性，但美洲樹種則無，只經過25年，由真菌導致的枯萎病使植物死亡，大約有35億棵。 • 但不幸的是，造成枯萎的真菌在小栗樹未長到性成熟時就殺死它們，使其無法增殖並繁衍族群。 • 這是介於植物和真菌之間有害的一個例子，當我們探討此章中植物與真菌的多樣性時，你將更了解這兩界生物彼此有益之處。

3. 第一週: What is a microbiology? • Micro means very small and biology is the study of living things, so microbiology is the study of very small living things normally too small to be seen with the naked eye.

4. 微生物學 • They are on your skin right now! • The largest population of living things on earth is the one you cannot see! • They are microorganisms or microbes • One cell • They are bacteria, yeast, and protozoa • Virus- which are particles, not living things, but included in this field!

5. 生命的起源 • 科學家認為地球上的生物大約在四十億年前，由原始海洋中以微生物的面貌出現。經過長時間的演化才呈現出今日地球上豐富多樣的生物。最早的微生物化石在約有三十五億年歷史的古老岩石中發現，距今約二十五億年前形成會產生氧氣的光合細菌，至二十億年前大氣中含氧量約1%，隨著大氣中氧氣含量的增加慢慢產生臭氧可以阻擋一部份的太陽紫外線，隨後大約在五億八千萬年前演化出進行呼吸作用的好氧菌(aerobes)，而後快速演化形成真核生物和多細胞生物，最後產生動物和植物。

6. 五界系統 • 微生物的種類遠多於動、植物。現代生物學家利用核糖體RNA的序列分析，比較生物之間的親源關係，而將生物世界區分為三大領域(domains)：細菌域(Bacteria, 先前稱為真細菌 eubacteria)、古菌域(Archaea, 先前稱為古細菌 archaeobacteria)和真核生物域(Eucarya)。前兩者都是所謂沒有細胞核(nucleus)的原核生物(procaryotes)。真核生物域則包括了原生生物界(Protista)、真菌界(Fungi)、植物界(Plantae)和動物界(Animallia)。前面提到的各大類別生物，除了植物界和動物界，都屬於微生物的世界。

7. Classification of Living Organisms

8. What sort of small, living things do microbiologists study? • Bacteria • Fungi • Protists • Archae • Algae • Virus • Virions • Prions

9. 細菌(Bacteria) E.coli

10. Bacteria shapes

11. 真菌(Fungi)

12. 單細胞生物(Protists)

13. Archae (古生物)(floating DNA)

14. Algae

15. Virus 病毒A virus is a simple, tiny genetic organism made from protein, that contains DNA or RNA • Sars

16. Virions (病毒粒子)

17. Prions傳染性蛋白質

18. What is Microbiologists? • A person who has been trained to grow and nurture bacteria and fungi! • Mycologist (黴菌學家): only in fungi • Bacteriologist (細菌學家): specialized in bacteria • Molecular biologist (分子生物學家): concentrate on inside microbial cells especially nucleic acid (DNA,RNA)

19. 微生物學的歷史演進三部曲 • The lens: 17世紀Antonie van Leeuwenhoek (1632~1723)的顯微鏡 • Biological stains:染速技術的改進可以看到細胞分隔物 • Microbes (germs): • Louis Pasteur的貢獻(1822~1895) • Joseph Lister (1827~1912) • Robert Koch’s pastulates (1843~1910)

20. Antonie van Leeuwenhoek 雷文霍克 • born on October 24, 1632 and buried on August 30, 1723) was a Dutch tradesman and scientist from Delft, the Netherlands. • He is commonly known as "the Father of Microbiology", and considered to be the first microbiologist. • He is best known for his work on the improvement of the microscope and for his contributions towards the establishment of microbiology. • Using his handcrafted microscopes he was the first to observe and describe single celled organisms, which he originally referred to as animalcules, and which we now refer to as microorganisms

22. Louis Pasteur 的貢獻 • 證實微生物會引起汙染 • 證實微生物在空中傳播 • 微生物也寄生在非生物體 • 高溫可以消滅微生物

23. Joseph Lister • 認為只要洗手或用酒精消毒都可以減少為生物的感染!

24. Robert Koch’s(柯霍)postulates • 同一種微生物引起同樣的疾病 • 微生物可以在受感染的病人身上分離，並在實驗室中培養 • 分離出來的微生物再次感染健康的人會引起同樣疾病 • 菌仍能再次被分離培養 現在已知AIDS只在人類和猿猴發生!

26. How to grow microbes? • 細菌的大小一致，稱為colony • 真菌可以發現菌絲體 • 在22~37度C培養，數天即可

27. 微生物學在生命科學中的位置 • 但從現代生命科學的角度來看，微生物不僅是一類可被研究的生物，更可透過對微生物的研究瞭解生物世界的通則（如生物化學、遺傳學、生態學等），微生物也進一步成為研究其他生物的工具（如動、植物基因選殖用的宿主），同時微生物與醫學、農業、食品、工業生產等和人們日常生活息息相關的各個領域又有密切的關係，並在現代生物科技和環境保護等方面扮演關鍵角色。

28. 生命的運作 • 科學家發現微生物的許多生物化學反應（代謝、生物合成等反應）和所有生物（包括人類）在本質上完全相同。而所有生物的遺傳訊息也都儲存在DNA分子上，並以相同的程序（由DNA轉錄到RNA，再由RNA轉譯為蛋白質）表達。由於微生物一般而言易於培養且生長快速，再加上有相當寬廣範圍的生化活性，因此常被用來當作研究基礎生命現象的模式生物(model organisms)。

29. 生命的極限 • 現今的地球被藍色海洋覆蓋，大氣中含有21 %的氧氣，平均溫度15℃，適合生命的存在。 • 進一步探究可知地表生物圈（biosphere）內的物理、化學環境有很大的差異，但微生物卻能在各種極端環境下生活。研究在極端環境下生活的微生物，有助於我們瞭解生命的極限。例如：嗜鹽菌（halophiles）可在15 % 甚至飽和的（6.2 M）氯化鈉水溶液中生長，嗜酸菌（acidophiles）可在pH 3 甚至pH 0.5生長，嗜鹼菌（alkalophiles）可在pH 10 甚至更高的pH值生長，嗜熱菌（thermophiles）可在85~100℃的陸地溫泉甚至110℃的海底熱泉生長，嗜冷菌（psychrophiles）可在0℃生長，嗜壓菌（barophiles）可在400 atm甚至更高的壓力下生長。此外微生物產生的孢子（spores）常可在比前述條件更嚴苛的環境中保存下來，等待遇到適當的環境再萌發生長。

30. 微生物與生物科技 • 在醫療品方面可用微生物透過遺傳工程生產如胰島素、干擾素、疫苗用抗原等各種具有不同功能的異源蛋白質，或抗生素、生物鹼等微生物本身的代謝產物，或用微生物的代謝能力轉化以製造類固醇荷爾蒙 • 食品方面可用微生物生產胺基酸、核苷酸、有機酸、維生素等食品添加物，或優酪乳、起司、酒、豆腐乳、醬油、醋等醱酵食品 • 農業方面可生產微生物殺蟲劑、微生物肥料或動物疫苗；能源方面，如酒精、甲烷、氫氣等的生產 • 環境保護方面如廢水處理、生物復育 • 其他如工業用溶劑、酵素甚至聚合物的單體的生產。新的微生物、新的代謝能力或新的代謝產物的開發具有核心價值，佔有關鍵地位。