【摘要】微生物不僅關乎我們每一個人的生命安全、身體健康，更廣泛存在于食品、醫療保健、工農業生產、環境保護等諸多領域。通常情況下，人類與微生物處于相對平衡的狀態，微生物并不會對人類的身體健康和生命安全造成危害，但由于受到多種因素的影響，這種平衡狀態可能會被打破，出現微生態失調的現象。微生物的多樣性在給人類帶來有益作用的同時，也會滋生相應風險。我們應該正確認識和處理人類與微生物的關系，既要積極開發和利用微生物為人類造福，又要對微生物帶來的風險進行有效應對，最終實現微生物與人類的和諧共存。

【關鍵詞】微生物 生物安全 生物安全風險 【中圖分類號】Q93 【文獻標識碼】A

微生物無處不在，與人類長期共存。隨著時代的進步和科學技術的發展，人們逐漸認識到，微生物所帶來的風險并未減少，時至今日，我國面臨的微生物安全風險較以往任何時候都更為復雜和多樣，微生物安全問題已經成為無法回避的安全議題。面對微生物安全的新形勢、新任務和新挑戰，習近平總書記在中央全面深化改革委員會第十二次會議上強調：“把生物安全納入國家安全體系，系統規劃國家生物安全風險防控和治理體系建設，全面提高國家生物安全治理能力。”新頒布的《中華人民共和國生物安全法》詳細規定了生物安全的多方面內容，其中絕大部分內容與微生物有關。由此可見，微生物安全問題正在國家層面產生持續的影響并逐漸轉化為國家生物安全風險防控和治理的重要內容。從一定意義上來說，只有正確認識人類與微生物的關系，特別是多樣化的微生物與人類生物安全的多重關系，才能準確推進微生物安全風險防控和治理工作。

人類與微生物的關系

與其他生物相比，微生物的種類極其豐富，普遍存在于地球生態圈與人類社會中。無論是我們生活的外部環境還是人體內部，都存有數目龐大的微生物。它們不僅千姿百態，而且繁殖迅速，給人類的生產和生活帶來了極為深遠且重要的影響。表面上看，微生物與我們人類生活相距甚遠，但事實上，它與人類生活密不可分。這些微生物不僅關乎我們每一個人的生命安全、身體健康，更廣泛存在于食品、醫療保健、工農業生產、環境保護等諸多領域，在給人類帶來有益作用的同時，也會滋生風險。

微生物與人類健康的關系。相關研究顯示，存活于人體內外的細菌個體數量約為1億個左右，而一個普通成年人的人體細胞僅為1000萬個。這不僅僅表明人體的細菌數量是人體細胞數量的10倍，更意味著微生物與人類健康有著緊密聯系。存活于人體口腔、腸道或皮膚的微生物群中，有數百萬的種群不但不會對人類產生任何傷害，反而有助于保護人類免受有害微生物的感染。但仍有相當的有害微生物，例如一些占比不到總量1%的細菌、病毒、真菌和原生動物等可以侵入宿主（人類）并致病，例如感冒、水痘、腺鼠疫、結核病、瘧疾和皮膚癬等。引起疾病的微生物被稱為病原體。此外，國際微生物學會聯合會（International Union of Microbiological Societies）以及微生物學界的研究者們也廣泛認為，有強有力的證據表明，微生物可能會導致某些非傳染性慢性疾病，例如某種形式的癌癥或冠心病。

盡管微生物能夠傳播并導致大量廣為人知的疾病，然而隨著生物技術的發展，通過人為給藥的方式，使得已經死亡或滅活的微生物進入人體，可以刺激免疫系統產生相關微生物抗原的抗體。如疫苗接種就是這種技術的應用。時至今日，疫苗仍然是預防社區性和突發性傳染病最有效的技術手段之一，而近年來疫苗技術的迅猛發展，則意味著微生物技術的發展再一次取得了能夠深度影響人類福祉與進一步保障社會平穩運行的重大突破。

微生物與農業生產的關系。微生物與人類生活關系密切，并無時無刻不在影響著人類的生存環境。微生物在農業生產中扮演著無可比擬的重要角色。在農業生產中，微生物學與相關技術被廣泛地應用于農業實踐當中。利用農業有機廢料，通過微生物發酵工程制取的單細胞蛋白、菌體蛋白或微生物發酵飼料等被廣泛地應用于畜牧業與種植業的生產中。而利用微生物活動代謝作用制成的微生物肥料，不僅為各類基礎農作物與經濟作物提供了充沛的氮、磷、鉀肥料，更降低了化學肥料的用量與其制造過程中產生的資源消耗與環境污染。不僅如此，隨著基因組學和生物防治技術的發展與革新，微生物農藥制劑可以利用其成分中分泌的有效代謝物質殺滅有害昆蟲或農作物致病細菌。微生物農藥的廣泛應用將有利于降低化學農藥的使用份額，從而在防止農作物病蟲害的同時降低對大氣、動植物與土壤的負面作用。此外，各類在市場中受到消費者追捧的食用菌（蘑菇）也是微生物為農業生產作出的重大貢獻之一。

在農業和畜牧業生產中，只有少數類型的微生物能夠將自然界中的氮氣通過固氮酶還原為氮素這一構成生命物質與養分供給的關鍵元素。由微生物參與主導的氮循環在作物和牧草的栽培中扮演著重要角色。當環境中的生物所生產的蛋白質被特定的土壤細菌和真菌分解氨化后，硝化細菌和反硝化細菌能夠將氨或銨離子氧化為硝酸鹽并還原為氮氣。在接下來的步驟中，為了向農業和畜牧業生產過程中提供足夠的氮元素，除了生態圈本身存在的自然固氮系統外，工業固氮法與生物固氮技術發揮著重要作用。尤其是近年來微生物學的發展使得可持續循環且對環境幾乎無負面影響的生物固氮技術在改良經濟作物栽培技術中獲得了相當的成就。近年來，通過研究并篩選不同栽培條件與作物搭配，中國南方大面積的基于紅壤栽培的農作物產量與質量相較以往獲得了顯著的增長。此外，中國農業科學院與全國土壤微生物學界的最新研究表明，基于基因組學的研究使得對已經在中國北方農業產區逐步推廣的聯合固氮菌的進化模型、分子機理與根際間的競爭機制也被進一步地發現與完善。此類微生物學的研究成果都將有力地鞏固、提升中國農業的國際競爭力與國家糧食安全水平。

微生物與工業生產的關系。微生物在工業生產中也發揮著舉足輕重的作用。在生化制藥、化學工業、食品生產領域，微生物學均是相關方向的主要分支學科。微生物藥學和生物化學通過利用分子生物學技術，研究基于微生物資源藥物及化學品的開發、生產與應用。大量的常用藥品和制劑都是以微生物為主體與成分研發的，例如雙歧桿菌乳桿菌三聯活菌片、口服脊灰減毒活疫苗、復方氨基酸注射液等。在食品生產領域，單細胞蛋白類產品廣為人知，例如用作生產啤酒、面包的酵母以及生產各種風味的酸奶所需要的發酵劑（乳酸菌）。盡管微生物在工業生產中起到了眾多的正向影響，但是若在生產流程、工藝或保存流程中發生錯誤或逾過產品保質期，相關的藥品、食品與化學品將對人體和環境產生毒副作用。

近來微生物學界從中國及全球各大鹽場發現了鹽古菌。由于鹽古菌具備在高鹽濃度下生存并維持活性的獨特特性，使得鹽古菌中的鹵酶可以作為天然的生物催化劑，使得鹽古菌具備了大量潛在的工業應用可能性，例如可以在石油開采中提高采收率、在高鹽度紡織中抑制不需要的鹵代菌生長、在餐具生產中作為生物降解塑料原料等。不僅如此，一些已知的藻類通過分離其中的脂質后，藻類中包含的碳水化合物也可被加工為生物乙醇，這被認為是一項對人類社會與經濟發展具有重要影響的技術革新。因為在現階段絕大部分乙醇是使用了植物材料的可食用部分所制成的，例如甘蔗、甜菜、玉米等作物，因為其成分易被分解為葡萄糖，可以被微生物發酵（分解）為乙醇。因此藻類制作乙醇的技術可以大幅度地增加糧食市場的作物供給，而非分流至工業生產。該項技術創新使得農業生產能在全球疫情或未來類似狀況所導致的農業減產大環境下提高供給民生市場的糧食總量，從而進一步保障市場運行與社會穩定。

微生物與環境保護的關系。微生物不僅參與了與人類生產生活息息相關的氮循環與碳循環，更是溫室氣體（例如二氧化碳和甲烷）產生與消耗過程中的關鍵要素。在生態環境與全球氣候中，微生物對溫度和濕度間存在著各種可能的正反饋和負反饋效應。豐富的微生物在多樣化的群落中，以復雜的方式與人類和環境相互作用。盡管當前預測微生物對于氣候變化與環境變遷的影響仍存在巨大的挑戰，但廣泛的學術研究已經證實人類活動催化了微生物所生產的溫室氣體的質量。在自然界中，微生物被稱為分解者，它們可以將死去的動植物及一些廢物分解為營養物質，包括二氧化碳、水、鈉和鉀，并使其在生態系統中循環，從而形成完整的生態鏈與食物鏈。有研究指出，所有的必要元素，例如碳和氮都通過生化途徑進行循環。因此，保持人類生存環境中微生物的多樣性與種群平衡是人類長期生存發展的關鍵問題。

近年來，作為保護環境的重要手段，雖然電動汽車與氫燃料汽車技術已經逐步成熟并在市場中持續推廣，但來自歐洲的科學家們仍未放棄可能的生物燃料以致力于進一步降低由人類活動所產生的溫室氣體。在最近的研究中，藻類被認為是最有可能成為化石燃料替代品的微生物。有研究指出，藻類通過光合作用將二氧化碳轉化為糖后再代謝為脂質。而藻類脂質已經被證明可以被加工為生物柴油。此外，藻類可在水中培養的特質使得藻類的培育方式更加環保，不必像其他生物燃料的擴充栽培可能對森林或濕地造成破壞。同時，值得注意的是，生物固氮、工業固氮技術不僅能夠在正常情況下為產糧區作物提供足夠的生長元素，更能夠在有機污水處理廠、高氨氮廢水污染水系、日常餐廚排放廢水中，利用特定的微生物處理技術，分離水體中的氮元素，不但能以環保節能的方式獲得額外豐富的作物肥料，更可以降低化學治污所產生的經濟成本與環境成本，從而利于從微生物學的角度為城市與生態污染治理提供額外助力。

微生物的多樣性與人類生物安全風險

微生物的多樣性。微生物種類繁多，無論是細菌、病毒、真菌，還是一些小型的原生生物、顯微藻類等都是微生物的類型。其中，有些微生物是無法用肉眼觀察的，它存在于空氣中、水體中、各種動植物和人體表面，但有些卻是可以看見的，如一些真菌：蘑菇、靈芝、香菇等。國內外微生物學界普遍認為，微生物的多樣性主要可以概括為五類：一是微生物的物種多樣性，整個生物圈中微生物種類的總數約為50萬至600萬左右。二是生理代謝類型的多樣性，不同種類的微生物種有著不同的生理代謝方式，如紫膜光合磷酸化、化能自養或生物固氮方式等。三是代謝產物的多樣性，是指不同的微生物通過自身代謝能夠生產出相應的代謝物，其中包括初級代謝產物和次級代謝產物兩類。其中，初級代謝產物有氨基酸、多糖、脂類等，這些代謝物是微生物自身生長或繁殖所必要的物質。相對應的，次級代謝產物對于微生物并無明顯的生理功能或并非是其生長繁殖所必需的物質，且該類代謝產物是在一些微生物生長到一定的階段后產生的具有復雜的化學結構的代謝物，如抗生素、激素、色素或毒素等。四是微生物遺傳基因的多樣性，可以被認為是微生物的基因型（genotype）、表型（phenotype）、變異（mutation）、飾變（modification）、生物學特性，以及微生物遺傳規律多樣性的概括性描述。五是生態類型的多樣性，不僅是指微生物被發現廣闊分布于生態圈的各個角落，還代表著其種群與群落結構的多樣性，更代表著微生物與其他生物或物理環境關系的多樣性。

生物安全風險。微生物的多樣性不僅為人類的生產生活刻下了不可磨滅的印記，也會在某種程度或形式上對社會的發展與進步帶來相應的負面效應。由于微生物具有體積小、易變異、生長繁殖速度較快等主要特征，如一般細菌大約需要20—30分鐘即可繁衍一代。因而，一旦人體或動植物體遭受到這種微生物的入侵，便可造成人體患病或動植物病害，威脅人類身體健康和農牧業生產。正因如此，這些種類繁多、數目龐大的微生物在發揮有益作用的同時，也會帶來空氣、水體等自然環境的污染，人類、動植物等生物的疾病等一系列潛在的生物安全風險。自席卷全球的新型冠狀病毒大流行開始，我國乃至全世界的目光再一次重點聚焦在了自20世紀起提出的生物安全風險問題上。最初對于生物安全風險的聚焦基本僅局限于轉基因生物（Genetically Modified Organism）技術領域，隨著技術的發展以及對國家安全認知的深化，生物安全風險的領域進一步拓展，已經包含但不局限于任何生物對于全球環境、人類社會與個體、動物或植物的生命與健康等任何對于人類福祉可能造成的潛在威脅與危害。目前我國在生物安全風險防范的領域已從傳統的轉基因生物安全擴展至包括自然形成的生物災害以及生物技術誤用所造成的安全問題方面。其中，由微生物特別是致病性微生物帶來的突發傳染病的流行、動植物病害、生物恐怖等生物安全風險給我國社會的各個方面乃至國家安全都帶來了嚴重危害和巨大威脅。

微生物的多樣性與人類生物安全風險。多樣性的微生物不僅會帶來動植物病害，造成食品、布匹、皮革等發霉腐爛，更會給人類的生態系統帶來巨大風險。如病毒、細菌等微生物可以引起人類患病，威脅人類的生命健康。在人類疾病中大約一半以上都是由病原微生物引起的，它對人類最重要的影響之一就是導致傳染病的流行。據世界衛生組織公開資料顯示，傳染病的發病率和死亡率在所有疾病中居于首位，如非典、艾滋病、甲型H1N1流感病毒、天花、埃博拉病毒等不僅會引起人類疾病，而且也會帶來更多的潛在風險和難以估量的損害。由于微生物的多樣性必然會導致疾病的多樣性和復雜性，這給人類識別、診斷和治療帶來困難，尤其是新型或變異的病毒等微生物，有的在人們還沒有徹底認識和消滅這些致病微生物之前，人類就可能會被感染致病。

人類生活在這個無時無刻不與微生物打交道的世界中，起初由于生產力低下和認識的局限性，與其他生物類群相比，人類對微生物多樣性的了解相對較為匱乏，尤其是對致病微生物如病毒、細菌等的了解更是知之甚少，因此人類并不能夠對微生物所帶來的生物安全風險進行有效識別和科學應對。隨著生產力的提高和生物技術的發展，人們逐漸開始重視并試圖通過各種方式采取有效行動加以應對。但許多新發和突發的生物安全風險也在日益增多，一些病毒性疾病難以找到有效的治療藥物，致病機制尚未完全弄清，這些都會直接威脅人類的身體健康、生命安全和可持續發展。當前，我國正處于重要的發展時期，而在這樣一個特殊的時期，我國在非傳統安全——生物安全領域仍然面臨著生物安全風險來源多樣、生物威脅形式多樣和生物事件后果的災難性等重大風險和挑戰。從這次疫情來看，由微生物引發的生物安全風險逐步升級，給人類造成難以估量的生命、財產損失，并開始超越傳統安全成為人類生存和發展面臨的重大安全風險之一。

通常情況下，人類與微生物處于相對平衡的狀態，微生物并不會對人類的身體健康和生命安全造成危害，但由于受到多種因素的影響，這種平衡狀態可能會被打破，出現微生態失調的現象，一些微生物，如病原微生物的產生就會給人類的生存和發展帶來巨大風險。這些病原微生物一般是病毒或細菌，人類一旦接觸就很容易被感染，若人體免疫力較強或病原微生物毒性不大，則人體不容易患病，反之就會引起人體發生病害，極大地危害人類的身體健康。近年來，SARS、禽流感、手足口病以及新冠肺炎疫情等重大公共衛生事件的暴發，都與病原微生物有關。此外，一些病原微生物，如在動物體表或體外寄居的寄生蟲，會使本應健康的動物患上疾病，這些疾病若未被察覺并被人類所食用，就會給人類帶來生物安全風險。病原微生物的產生能夠直接損害人體健康，而一些微生物雖然不能直接導致人體患病，但卻可以通過使食物發霉、變質或腐爛，產生一些霉菌、毒素等有害物質間接給人體造成傷害。因此，微生物導致人類患病的歷史，就是人類與之不斷抗爭的歷史。

總之，作為人類生存和發展必不可少的微生物，它不僅在環境污染治理、自然發酵、生產生化藥物，以及提供食用菌等方面起著積極的作用，而且多樣性的微生物也會導致重大傳染病的產生和擴散、動植物病害等各種生物安全風險。我們應該盡量減少和消除微生物帶來的重大風險，盡可能地發揮它在人類生產和生活方面起到的積極作用，合理運用微生物去有效規避生物安全風險，進而實現為人類造福的目的。

加強微生物安全風險治理

當前，由微生物引發的各類生物安全風險以其復雜性、多樣性，開始超越傳統安全成為人類發展面臨的新型安全威脅。日漸頻發的微生物安全風險，使得我國微生物安全風險治理變得更為緊迫，亟需站在國家總體安全的戰略高度來充分認識微生物安全的重要性，構建新型的微生物安全風險防控和治理體系，這是有效防范微生物安全風險，抵御新型微生物威脅的重要途徑。加強微生物安全風險治理必須理念先行，強化制度保障和技術創新的重要作用。

在全社會提升微生物安全意識。理念是行動的先導，目前社會各界對微生物與人類的關系，以及微生物安全風險及其應對方案的理解并未形成一種成熟的認知體系。由于微生物與人類關系的復雜性以及微生物知識的專業性較強，大多數人仍然對微生物安全知識知之不多，甚至存在認知片面、錯誤等誤區。因此，加強微生物專業知識的教育、宣傳和培訓尤為重要。通過普及微生物安全科學常識和風險應對策略，提高社會各界對微生物安全風險的認知水平和參與應對能力，形成微生物安全治理的良好局面。

完善微生物安全法律制度體系建設。要有效應對微生物可能帶來的生物安全風險，必須進一步探索和完善有關微生物安全風險治理的一系列制度設計。當務之急是在《中華人民共和國生物安全法》的基本框架下，進一步統籌和整合現有涉及微生物安全的法律法規，根據微生物安全治理的形勢變化，及時跟進和制定有效防控微生物安全風險的新的法律法規，進而以微生物安全法律法規為基礎，進一步建立和完善微生物安全風險監測預警與評估制度、風險聯防聯控制度等各項具體制度設計，從制度體系上筑牢微生物安全的“堅實防線”。

加強微生物安全技術研發與應用。面對復雜多變的微生物安全風險，必須發揮微生物安全技術的關鍵作用。一方面要以國家重大方針政策為牽引，加強微生物安全科技領域的總體部署和統一規劃，加快整合各方面的優勢力量，建設微生物安全技術協同創新平臺，加強微生物危害模擬仿真與風險評估關鍵技術等重大微生物安全技術攻關；另一方面，深化微生物科技研發體系改革，加速微生物科技成果產業化和推廣應用，充分發揮科學技術在微生物安全風險預警、預防、控制和治理中的支撐作用。

總之，微生物與人類相伴而生，無論是我們的周圍環境還是機體內部都有大量微生物，多樣性的微生物會帶來風險的多樣性和復雜性。微生物所帶來的風險不僅影響我們每一個人的生命安全和身體健康，更是影響到國家安全的重大戰略問題。我們應該準確認識微生物帶來的收益與風險，既要積極開發和利用微生物為人類造福，又要對微生物帶來的風險進行有效應對。只要我們能夠正確認識和處理人類與微生物的關系，人類和微生物就能夠共處于相互依存、互惠共生的微平衡狀態之中。

（作者為西北大學公共管理學院/應急管理學院教授、博導；西北大學公共管理學院/應急管理學院博士研究生宋兆祥、碩士研究生裴索亞對本文亦有貢獻）

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責編/周小梨 美編/李祥峰

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