关于微生物学的几点哲学思考

关于微生物学的几点哲学思考邹水洋罗诗裕郭祀远摘要：基于唯物辩证法的基本思路，讨论了微生物的多样性与统一性、微生物运动的绝对性与相对性以及微生物世界的对立统一等基本哲学问题；分析了内因与外因、质量与量变、必然性与偶然性等哲学范畴对生产实践的指导意义。关键词：唯物辩证主义；科学哲学；微生物学；对立统一众所周知，近代生命科学中的达尔文进化论和细胞学说是马克思主义哲学形成的重要自然科学基础。当代生命可续的迅猛发展势必对马克思主义哲学的研究与发展产生深远的影响。微生物学作为生命科学领域内发展最快、影响最大、体现生命科学发展主流的前沿科学，其知识体系不仅涵盖了生命科学领域的许多重大进展，而且蕴含着非常丰富的辩证唯物主义思想。深入发掘、研究微生物学中的哲学思想对充实和发展辩证唯物主义具有积极意义。另一方面，辩证唯物主义是各门具体学科的总结与升华，又对这些具体学科的研究具有重要的指导作用。恩格斯曾经指出：“对于现今的自然科学来说，辩证法恰好是最重要的思维形式，因为只有辩证法才能为自然界中出现的发展过程，为各种普遍联系，为从一个研究领域向另一个研究领域过渡提供了模式，从而提供了说明方法。”深刻认识这种辩证关系，能帮助我们在微生物学中贯彻辩证唯物主义的指导作用，更好地促进知识学习、科学研究和生产实践。本文对微生物学中的基本哲学思想及其实践指导意义做了初步的阐述和探讨。一、微生物学中的基本哲学思想微生物不仅具有所有生物共同性的一面，如都具有新陈代谢、生长繁殖、遗传变异等基本特征；同事也具有其自身独特性的一面，如形态微小，繁殖快速，适应性强，分布广泛等特点。微生物的各种生命现象及其活动规律生动地表现了辩证唯物主义的基本思想。（一）微生物的多样性与统一性微生物最引人注目的特点之一就是其极其丰富的生物多样性，主要表现在其种类繁多、分布广泛、代谢类型极为丰富等诸多方面。地球上有分类记录的物种大约有200万种，其中，微生物超过20万种，而且其数量还在急剧增加，有人估计已发现的微生物种类至多也不超过自然界中微生物总数的10%。凡有生物圈的地方就有微生物的踪迹，不论在动植物体内外，还是在土壤、河流、空气甚至各种恶劣的极端环境，都有微生物的存在。微生物生理代谢类型之多，是动植物远远不及的，理论上自然界各种有机物都可以找到相应的微生物来分解；微生物有着最多样的产能方式，能够合成各种复杂的有机物，能够抵抗各种极端环境等等。尽管微生物多种多样，但微生物世界具有统一性，这个统一性就是它的物质性。首先构成微生物细胞（或毒粒）的物质基础是各种元素。这些元素都来自于自然界，它们以各种有机物、无机物的形式存在于细胞（）中，甚至很多生命物质在化学组成和立体结构上都呈现高度的一致性，如所有微生物构成蛋白质的原料都是20余种基本氨基酸，它们都是L-型-α-氨基酸（脯氨酸例外）；微生物活动需要的能量也不是凭空产生的，它们来自于光的照射和化学物质的反应，同样遵守能量守恒定律。其二，微生物和其他生物一样都具有新陈代谢、生长繁殖、遗传变异等基本生命特征，它们都共用一套“三联体”遗传密码，甚至微生物基因组上含有与高等生物同源的基因，这些都证明了生物界的高度统一性。其三，从哲学的“物质”来讲，不论微生物如何丰富多样，如何变化多端，它们都是可以被人类认知的客观存在，不受什么“神秘物质”和“神秘力量”的支配。随着科技的发展，越来越多的微生物为人类所认识、所利用，近年来一些特殊微生物的发现甚至打破了人类对于生物的传统观念，引发了许多关于生命现象的哲学讨论。如一些极端嗜热微生物能在100℃以上的高温正常生长；朊病毒的化学组成中竟然没有核酸，只有蛋白质存在。科学的新发现，一方面更丰富了微生物的多样性，另一方面也进一步证明了微生物世界的统一性。需要特别指出的是：正是由于微生物极其丰富的生物多样性以及过于微小、不易观察等原因，决定了微生物多样性与统一性的认识必然是一个长期而艰巨的过程。自然界绝大多数微生物对人类而言还是未知世界，其物种的产生于消亡是在人类不知不觉中发生的，当然就更谈不上对他们的控制与利用。1992年联合国环境发展大会通过的《生物多样性公约》明确指出，微生物和动植物一样是宝贵的自然资源。积极保护与合理开发微生物资源不仅是人类可持续发展的重要保证，而且对于解决人类社会现在面临的能源危机、环境恶化、疾病防治等一系列重大问题具有重要的现实意义。（二）微生物在自然界的普遍联系自然界中的各种微生物极少单独存在，总是较多地聚在一起以群体的形式出现，也常常与其他生物共存于一个限定的空间内，这样它们之间可能发生各种联系和相互作用，并由此构成各种生态系统。生态系统中微生物与环境之间有着密切的关系，微生物的生命活动依赖于环境，同时也影响着环境。微生物之间、微生物与其他生物之间也存在着相互依存、相互制约的非常复杂而多样化的关系，如竞争、互生、共生、寄生、拮抗关系等。在各种生态系统中，上述生态关系往往并不是单独存在的，多是数种生态关系并存，并且相互之间产生错综复杂的影响，共同维持生态系统的平衡与发展。如果从整个地球生物圈的发展史来看，微生物不仅是地球生物圈的开创者，也是维护者。从生物起源我们可以知道，微生物是最早出现的生物体，并进化成后来的动植物。蓝细菌的产氧作用，改变了大气圈的化学组成，为后来的动植物出现打下基础。整个生物圈要取得繁荣昌盛和发展，其能量来源是太阳，而元素来源主要是依赖由于微生物分解作用所推动的生物地球化学循环。微生物与生物和非生物环境之间的普遍联系是生态系统和生物圈形成和发展的基础。微生物生态学的发展不断证实和丰富了辩证唯物主义关于普遍联系的观点。（三）微生物世界的运动与发展构成微生物的各种生命物质无时无刻不再变化更新之中，能量也在体内外转化流动；微生物细胞经历着生长与死亡，以及形态、结构、生理的多种变化；微生物群体随外界条件的变化发生着数量的增减、代谢能力的改变、生境的变迁；从更广阔久远的时空来看，微生物还经理种群的演替与进化，参与各种生态系统的形成与发展等。1、微生物运动的整体性特征。微生物的各种活动规律在微生物学中分别归属于新陈代谢、生长繁殖、遗传变异、生态系统等部分。如果从普遍联系的观点来审视这些运动规律，不难发现微生物的各种运动主要以系统运动的形式变现出来。如：作为生命最本质特征的新陈代谢并不是杂乱无章的化学反应和能量变化，而是微生物与环境之间进行的物质和能量的有序交换过程一级微生物体内物质和能量的有序转变过程。新陈代谢尽管非常复杂，但却高度有序，各种生化反应在微生物酶的选择性催化作用及各种调控机制下有条不紊地进行——这是由微生物细胞的系统结构（由细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核或拟核等构成的有机整体）所决定的。微生物的系统运动还表现在不同层次的系统运动上：一个单细胞的微生物就是一个系统（多细胞的微生物也是如此），它的各种生命现象，如生长繁殖、遗传变异都是其各组成部分相互作用、协调运动的结果；无数个微生物组成的群体菌落、种群以及由微生物群体参与的各种生态系统又在新的层次上表现出新的系统运动规律。2、微生物运动的对立统一。各种矛盾体对立统一推动微生物不断运动发展。新陈代谢就是由一对基本矛盾——同化作用与异化作用构成的。同化作用是把从外界摄取的营养物质转变成微生物自身的组成成分，并储存能量；而异化作用则把自身的一部分物质分解，释放其中的能量。二者是相反的两个过程，但同化作用合成的物质正是异化作用的基础，而异化作用产生的能量和部分产物又是同化作用得以进行的前提。二者既对立、又联结，共同为微生物的各种生理活动提供物质、能量的需要。微生物的遗传与变异也是一对典型的矛盾体。遗传使亲代和子代之间保持相似性，而变异又使亲代和子代之间不完全相同；微生物在遗传中由于遗传物质的改变出现变异，大多数微生物又可以将这些变异遗传给后代；遗传是相对的，变异是绝对的，遗传中有变异，变异中有遗传，遗传与变异的辩证关系使得微生物不断进化。再如微生物与环境之间的对立统一，环境影响和制约着微生物的生存与发展，而微生物在生活过程中又不断影响和改变着环境。当然，微生物世界还有很多的矛盾运动有待我们去探明，而微生物正是在这些矛盾运动规律的不断揭示中得到发展。3、微生物运动的绝对性与相对性。微生物虽然无时无刻不处于运动变化之中，但在一定的阶段，一定的环境下微生物的某些性状仍可以保持相对的稳定性。细菌产生的芽孢、霉菌或放线菌产生的孢子、低温下的微生物都表现出休眠状态，其新陈代谢趋于停滞，微生物细胞在一段时期内基本没有变化。这种稳定状态是短暂的，有条件的。如芽孢和孢子在适宜的环境中又会萌发，低温下休眠的微生物一旦温度适宜又可重新开始新陈代谢等活动。即使是在休眠状态下，微生物也会缓慢的衰亡。单细胞微生物群体在其典型生长曲线中的稳定期，群体数目保持恒定，在宏观上可看作一种相对的稳定，但从微观的层次去看，这时微生物不断有个体产生，也有个体衰亡，只是生长和死亡的速度相等没微生物群体表现出动态平衡罢了；当微生物所处环境不断恶化，微生物便从稳定期进入衰亡期。再如生态平衡也是一种动态平衡，各种环境因素的变化都可能会影响甚至破坏它。动态平衡普遍存在于自然界和人类社会，其动中有静、静中有动的微妙辩证关系很值得我们研究。二、唯物辩证法对实践的指导意义既然辩证唯物主义是科学得世界观和方法论，那么我们在微生物学的研究与应用实践中有意识的运用唯物辩证法，可以使得我们更易看清事物的本质，找到正确的方法，坚定成功的信念，从而使我们的工作起到事半功倍的效果。（一）内因与外因——高产值菌与优化的发酵工艺发酵工程是现代生物技术的重要组成部分，是生物技术产业化的重要环节。发酵工业生产的产品要么是微生物菌体，要么是其代谢产物，如何在生产中实现高效、高产的目标？运用唯物辩证法，可以从内应与外因两个方面来讨论。内因即生产菌，外因就是发酵工艺条件。通常优良的生产菌是关键因素，是技术的核心。但仅有好的菌种，若不配合适宜的生长、发酵条件，其生产潜力并不能得到充分的发挥；反过来，没有好的菌种，无论如何优化工艺条件，生产水平，也很难有较大提高。只有将好的菌种与优化的工艺条件相结合才能获得最佳的生产效果。把握内因与外因相互作用原理，能使我们深刻认识为什么高产菌的应用和发酵工艺条件的优化是整个发酵工艺中不可分割的两个方面。（二）质变与量变——菌种的衰退与复壮菌种衰退是发酵工程经常遇到的严重影响生产的一大问题，其主要表现出来持续的低产、不稳产。菌种衰退从本质上讲就是负变（代谢产物生产能力下降）在微生物细胞群中由量变（比例增加）到质变（衰退）的逐步演化过程。开始时，在一个大群体中仅有个别细胞发生负变，这时如不及时发现并采取有效措施，而仍一味传种接代，则群体中这种负变个体的比例就逐步增大，最后会发展成优势群体，从而使整个群体表现严重的衰退。从质变与量变规律出发，我们在生产实践中要克服一劳永逸的思想，注意防微杜渐，要把菌种的纯化、复壮作为一项经常性的工作来做，才能使生产菌株保持其优良性状，从而保证生产稳定和正常运行。（三）运动的绝对性与相对性——菌种保藏菌种是一种极为重要的资源，而菌种保藏就是保持微生物（菌株）的生活力和原有性状的方法。菌种活力的保持及其性状的稳定对基础研究和实际生产具有特别重要的意义。在基础研究中，菌种保藏可以保证研究结果取得良好的重复性；对于实际应用的生产菌种，可靠的保藏措施可以保证优良菌种长期高产、稳产。但微生物生长繁殖快、新陈代谢旺、易变异，如何做好菌种保藏工作？物质运动的绝对性与相对性原理给了我们有益的启示。事物发展变化的绝对性让我们认识到，菌种保藏不可能天长地久，任何保藏方法都有一定的局限性，因此在保藏过程中要注意保藏条件的维护，期限到了要适时传种接代。而在特殊的条件下，事物可以保持相对稳定性，因此我们可以人为地创造一些特殊环境（如低湿、干燥、隔氧等）使菌种处于代谢不活波，生长繁殖受到抑制的休眠状态，以减少菌种变异和保持生命力，从而达到延长保藏期的目的。近几十年发展起来的真空冷冻保藏、液氮保藏等先进的保藏方法可以使菌种存活10-20年甚至更久而不衰、不死、不变异。（