上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程编号：B1913姓名： 陶思嘉 班级： F1005102学号： 5100519037专业：材料科学与工程 课程小论文 题目编号 9 得分 序号 选题 1 “绿色革命”与农业基因工程 3 “黄金水稻”所引发的故事 U 美化环境的基因科学 4 世界首例艾滋病治愈前后观 5 从两性人说起性别的决定 6 DNA巧破悬案 7 从基因到药物的故事 8 耐药菌是如何生产的 9 化解能源危机的微生物 10 奥林匹克竞技场背后的基因高科技 11 姓氏背后的基因科学 12 基因间谍战 13 非典型战争一一生物战与基因武器 14 走进生物“芯”时代 15 人生预报一一透过基因看未来 16 基因的伦理 17 转基因是天使还是恶魔
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程编号： BI913 姓名： 陶思嘉 班级： F1005102 学号： 5100519037 专业： 材料科学与工程 课程小论文 题目编号 9 得分 序号 选题 1 “绿色革命”与农业基因工程 2 “黄金水稻”所引发的故事 3 美化环境的基因科学 4 世界首例艾滋病治愈前后观 5 从两性人说起性别的决定 6 DNA 巧破悬案 7 从基因到药物的故事 8 耐药菌是如何生产的 9 化解能源危机的微生物 10 奥林匹克竞技场背后的基因高科技 11 姓氏背后的基因科学 12 基因间谍战 13 非典型战争——生物战与基因武器 14 走进生物“芯”时代 15 人生预报——透过基因看未来 16 基因的伦理 17 转基因是天使还是恶魔
化解能源危机的微生物 陶思嘉 （上海交通大学材料科学与工程学院，上海200240) 摘要：随着经济快速发展，人们的物质生活水平不断提高，同时对能源需求的增长速度也日益增大。要满足 这样的能源需求已经是十分艰巨的任务，自然没有多少余地去挑选能源。不论是高度工业化的发达国家还是 处在经济迅速增长期的发展中国家，能源需求量都在与日俱增。另外，我们还得面对能源安全挑战以及燃料 价格继续增长等可能出现的问题，这更是增加了能源供应的压力。人类要解决能源危机，其必然趋势是利用 可再生的新能源代替不可再生的传统能源。生物技术在传统能源开采和新能源开发中都有不小成果，因此不 管在当下还是未来都具有很大的研究意义。 关键词：生物技术：微生物资源；能源危机：能源开采；新能源 Microorganisms Resolving the Energy Crisis S.JTao (Department of Industrial Engineering Logistics Management,School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China) Abstract:With the rapid development of economy,people's material life level is improving constantly,at the same time the energy demand growth rate is increasing day by day.To meet this demand for energy is a very difficult task, not much room to select natural energy.Whether in developed countries or in the highly industrialized countries energy demand is increasing every day.In addition,we also have to face the challenge of energy security and fuel prices continue to increase the possible problems,this is an increase of pressure on the energy supply.The trend that Human beings how to solve the energy crisis is to use renewable energy resources to replace the traditional non renewable energy.Biotechnology has achievement in traditional energy exploitation and the development of new energy sources,so whether in the present or the future is of great significance. Key words:Biological technology;microbial resources;energy crisis;energy recovery;new energy
化解能源危机的微生物 陶思嘉 （上海交通大学材料科学与工程学院，上海 200240） 摘 要：随着经济快速发展，人们的物质生活水平不断提高，同时对能源需求的增长速度也日益增大。要满足 这样的能源需求已经是十分艰巨的任务，自然没有多少余地去挑选能源。不论是高度工业化的发达国家还是 处在经济迅速增长期的发展中国家，能源需求量都在与日俱增。另外，我们还得面对能源安全挑战以及燃料 价格继续增长等可能出现的问题，这更是增加了能源供应的压力。人类要解决能源危机，其必然趋势是利用 可再生的新能源代替不可再生的传统能源。生物技术在传统能源开采和新能源开发中都有不小成果，因此不 管在当下还是未来都具有很大的研究意义。 关键词：生物技术；微生物资源；能源危机；能源开采；新能源 Microorganisms Resolving the Energy Crisis S.J Tao (Department of Industrial Engineering & Logistics Management, School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China) Abstract: With the rapid development of economy, people's material life level is improving constantly, at the same time the energy demand growth rate is increasing day by day. To meet this demand for energy is a very difficult task, not much room to select natural energy. Whether in developed countries or in the highly industrialized countries energy demand is increasing every day. In addition, we also have to face the challenge of energy security and fuel prices continue to increase the possible problems, this is an increase of pressure on the energy supply. The trend that Human beings how to solve the energy crisis is to use renewable energy resources to replace the traditional non renewable energy. Biotechnology has achievement in traditional energy exploitation and the development of new energy sources, so whether in the present or the future is of great significance. Key words: Biological technology; microbial resources; energy crisis; energy recovery; new energy
1当今世界及中国的能源状况 煤炭、石油、天然气，是当前人类生活中的主要能源。随着人类社会的发展和生活水平 的提高，需要消耗的能量日益增多。可是这些大自然恩赐的能源物质是通过千万年的地壳变 化而逐渐积累起来的，数量虽大，但毕竞有限。何况由于人类不合理得利用和开采这些资源， 使不少的资源白白浪费。石油大战，煤炭争端以使世界的能源局势趋于更加不安定的状态， 两伊战争，伊拉克战争这些地区的争端都显现出人类为了生存，为了自身国家的发展对短缺 能源的争端越来越明显。而工业需要发展，人类需要进步，当今摆在人类面前的矛盾就是： 人类对能源需求日益增加与世界能源日益减少的矛盾。人类生活中的主要能源在日益减少的 同时摆在人类面前的还有由其引发地另一大难题：能源燃烧引发的环境污染问题。众所周知， 煤炭和石油的燃烧会产生二氧化碳和其他的一些废弃物对环境造成很大的污染，对地球 的长久发展造成很大的威胁。工业对燃料的需求越来越大，虽然各国都采取了一系列的措施 减少废气物体的排放，但是由于各国经济实力的悬殊，尤其在发展中国家很少能够做到对废 弃物体的回收和处理，伴随着工业发展温室效应，工业污染，大气环境污染等问题也越来越 严重。能源已成为一个制约我国经济迅速发展的瓶颈。2003年我国已成为仅次于美国的世界 第二大能源消耗国。2004年，中国进口原油112亿t。原油进口已成为我国能源安全的重大 隐患。预计2010年我国的原油加工量将达到217亿t,而原油产量不会超过117亿t。我国目 前己探明的石油储量只够30年开采，煤储量可开采100年左右。因此新型能源的开发不但对我 国国民经济的发展有重要推动作用，而且己成为我国国家安全必须考虑的问题。针对世界能 源的结构现状以及其引发的一系列环境问题己经引起了世界各国广泛的关注，人类在不断的 探索努力，希望可以找到或者研发出一些新的，可以再生的能源来补充人类的能源需求甚至 代替原有的传统能源。一场能源改革革命呼之欲出
1 当今世界及中国的能源状况 煤炭、石油、天然气，是当前人类生活中的主要能源。随着人类社会的发展和生活水平 的提高，需要消耗的能量日益增多。可是这些大自然恩赐的能源物质是通过千万年的地壳变 化而逐渐积累起来的，数量虽大，但毕竟有限。何况由于人类不合理得利用和开采这些资源， 使不少的资源白白浪费。石油大战，煤炭争端以使世界的能源局势趋于更加不安定的状态， 两伊战争，伊拉克战争这些地区的争端都显现出人类为了生存，为了自身国家的发展对短缺 能源的争端越来越明显。而工业需要发展，人类需要进步，当今摆在人类面前的矛盾就是： 人类对能源需求日益增加与世界能源日益减少的矛盾。人类生活中的主要能源在日益减少的 同时摆在人类面前的还有由其引发地另一大难题：能源燃烧引发的环境污染问题。众所周知， 煤炭和石油的燃烧会产生二氧化碳和其他的一些废弃物对环境造成很大的污染，对地球 的长久发展造成很大的威胁。工业对燃料的需求越来越大，虽然各国都采取了一系列的措施 减少废气物体的排放，但是由于各国经济实力的悬殊，尤其在发展中国家很少能够做到对废 弃物体的回收和处理，伴随着工业发展温室效应，工业污染，大气环境污染等问题也越来越 严重。能源已成为一个制约我国经济迅速发展的瓶颈。2003 年我国已成为仅次于美国的世界 第二大能源消耗国。2004 年,中国进口原油112 亿t 。原油进口已成为我国能源安全的重大 隐患。预计2010 年我国的原油加工量将达到217亿t ,而原油产量不会超过117 亿t。我国目 前已探明的石油储量只够30年开采,煤储量可开采100 年左右。因此新型能源的开发不但对我 国国民经济的发展有重要推动作用, 而且已成为我国国家安全必须考虑的问题。针对世界能 源的结构现状以及其引发的一系列环境问题已经引起了世界各国广泛的关注，人类在不断的 探索努力，希望可以找到或者研发出一些新的，可以再生的能源来补充人类的能源需求甚至 代替原有的传统能源。一场能源改革革命呼之欲出
2微生物的主要作用以及其与生物能源的关系 微生物和动物、植物一样，是自然界三大物种之一。只是因为微生物个体过于微小，而 不像一般动物和植物那样易让人们感知它的存在和功能，这不仅影响了人们对微生物的正确 认识，也阻碍了对微生物技术开发的支持和投入。但是随着人类科学的进步，对微生物的研 究越来越深入，使微生物更加能为人类所用。当今社会中微生物在工业、农业、医药、食品、 能源等领域中所发挥的作用愈来愈令人瞩目。尤其是循环经济的建设，将离不开微生物的参 与及其应用技术的发展和创新。微生物在循环经济发展中，还扮演着另一种十分重要的角色 一污水和垃圾的处理者。几乎所有的污水处理都是靠微生物的作用完成的。污水和污物处理 中既需要微生物分解和除掉各种有害物质，此外，还要靠微生物进行除臭。污水与污物的处 理速度、处理效果取决于微生物的种类和功能。 因化肥、农药、除草剂过量使用，导致的农田土壤污染已成为重疴沉疾，而土壤污染带 给水果、蔬菜、粮食的污染对人类造成的危害更不可低估。净化土壤，也要靠微生物发挥作 用。用微生物生产抗菌素、有机酸、氨基酸、多元醇、黄朊胺、多肽、酒类、酱油、醋的历 史十分悠久，作为一个生物界别，它的开发前景是不可限量的。 生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的能源，包括生物质能生物液体燃料及 利用生物质生产的能源如燃料酒精、生物柴油、生物质气化及液化燃料、生物制氢等。能源 微生物是指：以甲烷产生菌、乙醇产生菌和氢气产生菌为代表的能源性微生物。下面对微生 物在可再生能源中的应用及开发现状做一下概述。 能源微生物作为生物能的主要参与者，其最大特点是清洁、高效、可再生，与石油、煤 炭等传统能源相比，有利于环境保护，与太阳能、核能、风能、水能、海洋能等新能源相比， 其来源广、成本低、受地理因素影响小。虽然目前存在一些技术问题，但开发潜力巨大，利 用前景广阔。 随着可再生能源的迅速发展，人们对能源微生物的重视程度日益增加。能源微生物主要 包括甲烷产生菌、乙醇产生菌、氢气产生菌、生物柴油产生菌和生物电池微生物5大类，这些 微生物分别与沼气、生物乙醇、生物氢气、生物柴油和生物燃料电池等能源的转化有直接的 关系。 2.1微生物与柴油开发 生物柴油是一种清洁的可再生能源，它是由大豆、油棕、甘蔗渣、工程微藻以及动物油脂、 废食用油等与短链醇（甲醇或乙醇）经过酯交换反应得到的各种脂肪酸单酯的混合物，可以作 为燃料替代石油，最大优势是可以与传统柴油以任何比例混合，无需改造发动机，直接用于 机动车。有证据表明，使用生物柴油对人类健康和全球危害都相对较轻，排放物中多环芳香 化合物(PAHs)和亚硝酸多环芳香化合物(PAHs)含量水平低，二氧化碳和一氧化碳排放量仅为 石油的10%，具有较好的生物降解性能。美国、欧洲一些国家和地区己把生物柴油作为代用 燃料，建立了商品化生产基地，我国于2000年启动了燃料乙醇试点工作，目前己经建成了三 大乙醇燃料生产基地，总产能超过了100万吨/年，年产量约5万吨。生物柴油主要用化学 法和生物酶法生产，前者工艺复杂、能耗高、醇用量大，生成过程还有废碱液排放：后者虽 条件温和、醇用量小、但一氧化氮排放量较高，所含的微量甲醇与甘油还会逐渐降解橡胶零 件。开发微生物油旨(Microbial oi1s)生产生物柴油，在降低污染、增加产量方面较前二者 有更大的优越性。微生物油脂又称单细胞油旨(Single celloi1,sco),是酵母、霉菌、细菌 和藻类等微生物在一定的条件下，以碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体 内产生的大量油脂。将之规模化生产，便可获得生物柴油。开发微生物油脂，不仅微生物发 酵周期短，受场地、季节、气候变化影响不大，还可以利用木质纤维素、工业废水、废气等 资源丰富、价格低廉的原料进行生产，既能够解决人类资源短缺的问题，又可以保护环境， 一举多得，具有巨大发展空间。美国国家可再生能源实验室(NREL)认为，微生物油脂发酵可 能是生物柴油产业和生物经济的重要研究方向。从20世纪40年代斯达氏油质酵母
2 微生物的主要作用以及其与生物能源的关系 微生物和动物、植物一样，是自然界三大物种之一。只是因为微生物个体过于微小，而 不像一般动物和植物那样易让人们感知它的存在和功能，这不仅影响了人们对微生物的正确 认识，也阻碍了对微生物技术开发的支持和投入。但是随着人类科学的进步，对微生物的研 究越来越深入，使微生物更加能为人类所用。当今社会中微生物在工业、农业、医药、食品、 能源等领域中所发挥的作用愈来愈令人瞩目。尤其是循环经济的建设，将离不开微生物的参 与及其应用技术的发展和创新。微生物在循环经济发展中，还扮演着另一种十分重要的角色 --污水和垃圾的处理者。几乎所有的污水处理都是靠微生物的作用完成的。污水和污物处理 中既需要微生物分解和除掉各种有害物质，此外，还要靠微生物进行除臭。污水与污物的处 理速度、处理效果取决于微生物的种类和功能。 因化肥、农药、除草剂过量使用，导致的农田土壤污染已成为重疴沉疾，而土壤污染带 给水果、蔬菜、粮食的污染对人类造成的危害更不可低估。净化土壤，也要靠微生物发挥作 用。 用微生物生产抗菌素、有机酸、氨基酸、多元醇、黄朊胺、多肽、酒类、酱油、醋的历 史十分悠久，作为一个生物界别，它的开发前景是不可限量的。 生物能源是指利用生物可再生原料及太阳能生产的能源,包括生物质能生物液体燃料及 利用生物质生产的能源如燃料酒精、生物柴油、生物质气化及液化燃料、生物制氢等。能源 微生物是指：以甲烷产生菌、乙醇产生菌和氢气产生菌为代表的能源性微生物。下面对微生 物在可再生能源中的应用及开发现状做一下概述。 能源微生物作为生物能的主要参与者，其最大特点是清洁、高效、可再生，与石油、煤 炭等传统能源相比，有利于环境保护，与太阳能、核能、风能、水能、海洋能等新能源相比， 其来源广、成本低、受地理因素影响小。虽然目前存在一些技术问题，但开发潜力巨大，利 用前景广阔。 随着可再生能源的迅速发展，人们对能源微生物的重视程度日益增加。能源微生物主要 包括甲烷产生菌、乙醇产生菌、氢气产生菌、生物柴油产生菌和生物电池微生物5大类，这些 微生物分别与沼气、生物乙醇、生物氢气、生物柴油和生物燃料电池等能源的转化有直接的 关系。 2.1 微生物与柴油开发 生物柴油是一种清洁的可再生能源，它是由大豆、油棕、甘蔗渣、工程微藻以及动物油脂、 废食用油等与短链醇(甲醇或乙醇)经过酯交换反应得到的各种脂肪酸单酯的混合物，可以作 为燃料替代石油，最大优势是可以与传统柴油以任何比例混合，无需改造发动机，直接用于 机动车。有证据表明，使用生物柴油对人类健康和全球危害都相对较轻，排放物中多环芳香 化合物(PAHs)和亚硝酸多环芳香化合物(nPAHs)含量水平低，二氧化碳和一氧化碳排放量仅为 石油的 10％，具有较好的生物降解性能。美国、欧洲一些国家和地区已把生物柴油作为代用 燃料，建立了商品化生产基地，我国于 2000 年启动了燃料乙醇试点工作，目前已经建成了三 大乙醇燃料生产基地，总产能超过了 100 万吨／年，年产量约 5 万吨。生物柴油主要用化学 法和生物酶法生产，前者工艺复杂、能耗高、醇用量大，生成过程还有废碱液排放；后者虽 条件温和、醇用量小、但一氧化氮排放量较高，所含的微量甲醇与甘油还会逐渐降解橡胶零 件。开发微生物油旨(Microbial oils)生产生物柴油，在降低污染、增加产量方面较前二者 有更大的优越性。微生物油脂又称单细胞油旨(Single celloil，sco)，是酵母、霉菌、细菌 和藻类等微生物在一定的条件下，以碳水化合物、碳氢化合物和普通油脂作为碳源，在菌体 内产生的大量油脂。将之规模化生产，便可获得生物柴油。开发微生物油脂，不仅微生物发 酵周期短，受场地、季节、气候变化影响不大，还可以利用木质纤维素、工业废水、废气等 资源丰富、价格低廉的原料进行生产，既能够解决人类资源短缺的问题，又可以保护环境， 一举多得，具有巨大发展空间。美国国家可再生能源实验室(NREL)认为，微生物油脂发酵可 能是生物柴油产业和生物经济的重要研究方向。从 20 世纪 40 年代斯达氏油质酵母
(Lipomycesstarkeyi)、粘红(Rhodotorula-glutinis)、曲霉属(Aspergillus)等油脂微生物 发现至今，人们又陆续开发了多种油脂高产微生物，如希腊学者用高糖培养。基培养深黄色 被孢(Mortierellaisabel1ina)发酵生产油脂，产量达l8.1g/L。李永红等‘31筛选到一 株丝孢酵(Trichosporon cutaneum)。利用葡萄糖发酵时油脂含量可达菌体干重的65%。此外， 用在保健食品、功能饮料、化妆品等领域的功能性油脂的特种微生物菌种开发工作也正在如 火如茶地进行中。 较之其他技术，微生物油脂生产工艺简单、有利于进行工业化规模生产。同时，廉价的 原材料是微生物油脂生产生物柴油的最大优势。有文献报道，微生物利用碳水化合物生产油 脂，最高转化率为25%，以玉米秸秆中纤维素和半纤维素含量70%计算，每6吨作物秸秆就 可产1吨菌油。我国农林废弃物资源丰富，仅农作物秸秆每年产量近10亿吨，如能充分利用 并规模化生产，将大大提高生物柴油的产量。此外，通过对野生菌进行诱变、细胞融合和定 向进化等手段，加快对产油微生物菌种改良、代谢调控和发酵工程的研究，可以获得具有更 高产油能力突变株，提高产油效率。在当前化石资源日益减少和世界各国能源供应形势日趋 严峻形势下，实现社会经济可持续发展的目标。 2.2微生物与氢气制造 氢气是最理想的新能源之一。其原因是氢气在燃烧时，除了能量释放是汽油的3倍以外， 其他燃烧物均为水，不会造成环境污染，堪称绿色燃料。氢气已成为导弹和航天飞机的主要 燃料。 过去氢气可通过水的电解法、光电化学反应法、水煤气转化法和甲烷裂解法等方法制造， 但无法获得廉价的氢气，因此需要寻找价廉物美的制造氢气的新方法。而利用微生物制造氢 气的方法正好满足这方面的要求，这充分显示出它的优越性。 (1)由光合微生物生成氢气 光合微生物在光照条件下，其代谢中的固氮酶在缺少氮气或产物时，能还原质子放出氢 气。能产氢的光合微生物主要有红螺菌属、红硫细菌属和绿硫细菌属等。 (2)由非光合微生物生成氢气 某些非光合微生物能够利用多种代谢产生的有机酸，在无氧条件下发酵转化为2。能产 氢的非光合微生物可分为专性厌氧微生物和兼性厌氧微生物。在专性厌氧微生物中，主要有 含细胞色素的梭状芽孢杆菌属、微球菌属、产甲烷菌等，不含细胞色素的脱硫脱硫弧菌、大 肠埃希氏菌和芽孢杆菌属等。 2.3微生物与石油开采 石油常存在于地下的地质沉积岩层中，是一种复杂的烃类混合物。这些烃类可能以气态、 液态或沥青质固态存在。气态烃常伴随液态烃存在。气态烃一般是从甲烷到丁烷的小分子饱 和烃混合物。液态烃俗称原油，含有上千种化合物。原油和天然气存在于地下沉积岩层中， 形成贮油岩层。人们通过多种方法发现油田，开采油田，为人类提供重要的能源。在发现开 采油田的过程中，微生物越来越起着重要的作用。 (1)、微生物参与石油的形成 石油等许多燃料是在多种微生物长期直接作用下形成的。没有众多微生物的改造、分解 作用，古代的生物遗体不可能变成今天巨量的化石能源。 (2)、微生物用于勘探石油 常规石油勘深是采取地球物理法和地球化学法等方法进行。由于地球地层结构的复杂性 常常对石油勘探的结果产生质凝。为了提高勘探的准确性，在传统方法的基础上，引入了微 生物勘探石油的新技术，日益受到人们的重视，并取得良好的效果。人们发现油区底土中的 重烃含量与季节变化有很大的联系，而季节变化的起因与微生物活动密切相关。在底土中存 在着能利用气态烃为碳源的微生物，这些微生物在土壤中的含量和在底土中的烃浓度存在某 种对应的关系，因此可用这些微生物作为勘探地下油气田的指标菌。随着微生物培养技术和 测定方法的不断改进，微生物勘探石油技术得到迅速发展，准确率不断提高，在实践中得到 很好应用。目前它已成为石油勘探中一项重要的技术。用于石油勘探指标微生物主要是以气
(Lipomycesstarkeyi)、粘红(Rhodotorula- glutinis)、曲霉属(Aspergillus)等油脂微生物 发现至今，人们又陆续开发了多种油脂高产微生物，如希腊学者用高糖培养。基培养深黄色 被孢(Mortierellaisabellina)发酵生产油脂，产量达 18．1 g／L。李永红等‘31 筛选到一 株丝孢酵(Trichosporon cutaneum)。利用葡萄糖发酵时油脂含量可达菌体干重的 65％。此外， 用在保健食品、功能饮料、化妆品等领域的功能性油脂的特种微生物菌种开发工作也正在如 火如荼地进行中。 较之其他技术，微生物油脂生产工艺简单、有利于进行工业化规模生产。同时，廉价的 原材料是微生物油脂生产生物柴油的最大优势。有文献报道，微生物利用碳水化合物生产油 脂，最高转化率为 25％，以玉米秸秆中纤维素和半纤维素含量 70％计算，每 6 吨作物秸秆就 可产 1 吨菌油。我国农林废弃物资源丰富，仅农作物秸秆每年产量近 lO 亿吨，如能充分利用 并规模化生产，将大大提高生物柴油的产量。此外，通过对野生菌进行诱变、细胞融合和定 向进化等手段，加快对产油微生物菌种改良、代谢调控和发酵工程的研究，可以获得具有更 高产油能力突变株，提高产油效率。在当前化石资源日益减少和世界各国能源供应形势日趋 严峻形势下，实现社会经济可持续发展的目标。 2.2 微生物与氢气制造 氢气是最理想的新能源之一。其原因是氢气在燃烧 时，除了能量释放是汽油的3倍以外， 其他燃烧物均为水，不会造成环境污染，堪称绿色燃料。氢气已成为导弹和航天飞机的主要 燃料。 过去氢气可通过水的电解法、光电化学反应法、水煤气转化法和 甲烷裂解法等方法制造， 但无法获得廉价的氢气，因此需要寻找价廉物美的制造氢气的新方法。而利用微生物制造氢 气 的方法正好满足这方面的要求，这充分显示出它的优越性。 （1）由光合微生物生成氢气 光合微生物在光照条件下，其代谢中的固氮酶在缺少氮气或产物时，能还原质子放出氢 气。能产氢的光合微生物主要有红螺菌属、红硫细菌属和绿硫细菌属等。 （2）由非光合微生物生成氢气 某些非光合微生物能够利用多种代谢产生的有机酸，在无氧条件下发酵转化为H2。能产 氢的非光合微生物可分为专性厌氧微生物和兼性厌氧微生物。在专性厌氧微生物中，主要有 含细胞色素的梭状芽孢杆菌属、微球菌属、产甲烷菌等，不含细胞色素的脱硫脱硫弧菌、大 肠埃希氏菌和芽孢杆菌属等。 2.3 微生物与石油开采 石油常存在于地下的地质沉积岩层中，是一种复杂的烃类混合物。这些烃类可能以气态、 液态或沥青质固态存在。气态烃常伴随液态烃存在。气态烃一般是从甲烷到丁烷的小分子饱 和烃混合物。液态烃俗称原油，含有上千种化合物。原油和天然气存在于地下沉积岩层中， 形成贮油岩层。人们通过多种方法发现油田，开采油田，为人类提供重要的能源。在发现开 采油田的过程中，微生物越来越起着重要的作用。 （1）、微生物参与石油的形成 石油等许多燃料是在多种微生物长期直接作用下形成的。没有众多微生物的改造、分解 作用，古代的生物遗体不可能变成今天巨量的化石能源。 （2）、微生物用于勘探石油 常规石油勘探是采取地球物理法和地球化学法等方法进行。由于地球地层结构的复杂性 常常对石油勘探的结果产生质疑。为了提高勘探的准确性，在传统方法的基础上，引入了微 生物勘探石油的新技术，日益受到人们的重视，并取得良好的效果。人们发现油区底土中的 重烃含量与季节变化有很大的联系，而季节变化的起因与微生物活动密切相关。在底土中存 在着能利用气态烃为碳源的微生物，这些微生物在土壤中的含量和在底土中的烃浓度存在某 种对应的关系，因此可用这些微生物作为勘探地下油气田的指标菌。随着微生物培养技术和 测定方法的不断改进，微生物勘探石油技术得到迅速发展，准确率不断提高，在实践中得到 很好应用。目前它已成为石油勘探中一项重要的技术。用于石油勘探指标微生物主要是以气