人類與大自然最難處理的關系之一，便是與微生物之間的。在大自然面前，人的力量往往有限，尤其在肉眼不可見、卻又處處彌漫的微生物面前，往往無計可施。而我們與微生物之間最好的處理方式，便是與它們和諧共生，譬如一起釀酒。

人類，總以“地球霸主”自居，但事實上，連自己的身體都無法完全占據。下面這組數據，改變了人類對“自我”的認知：

人體體表及體內“寄宿”著大量微生物，比如皮膚表面每1平方厘米，就有10萬個細菌，每個噴嚏就能夠飛出4500-150000個細菌。如果是感冒患者，將有8500萬個細菌噴涌而出，而在人體腸道中，更住著多達100萬億個微生物，人類的干糞便中約有1/3是細菌，每克糞便的細菌總數就超過1000億。

微生物對人體的影響，不僅是占據，還有“控制”。科學家發現，腸道是人體最大的微生態系統，腸道微生物編碼基因的總數超過330萬，是人類編碼基因總數的100倍，當腸道微生物失調時，人體的很多系統都會引發問題，引起腹瀉、腹痛、免疫力低下等系列問題。腸道微生物，又被稱為人體“第二基因組”。

微生物世界的神奇，遠不止如此，請看如下“微生物星球”事實。

微生物，地球霸主

在生物學中，地球上所有存在生命的地域被稱作“生物圈”。這一概念，雖由人們定義，但其存在的范圍，卻由微生物所“限定”。

人類乘坐飛機可以抵達10000m以上的天空，而微生物乘著風可抵達幾萬米的大氣層，美國宇航局甚至在32000m的高空，仍舊探測到了細菌和霉菌。人類通過鉆井工具可以達到幾千米的地下，當人們抵達時才發現，這里早就棲息微生物“土著”，像在南非金礦下3500m處，存在著耐熱細菌，可在65℃的惡劣環境中繁衍生息。

微生物的“霸主地位”，還在于重量。科學數據表明，每克可耕土壤中大約有1億個活細菌，每平方米肥沃的可耕土壤中含有22～56克的細菌。放大到整個地球，微生物的總重量是所有海洋和陸地動物總重量的5～25倍。

微生物的種類與動植物也不在一個數量級上。目前所知道的動物約有150萬種，植物約有50萬種，而微生物的總數，保守估計，可能有超過870萬種真核生物，上萬億種細菌和古菌，數萬億種病毒。稱為“微生物”的物種總類，超過了一萬億種。

因此，科學家斷言，人類不過是居住在“微生物星球”上的一種生物，甚至于只不過是微生物的一種載體。

敵人還是朋友？

觀察微生物的最好季節，是夏天。這時會發現，廚房里早上的飯菜，到了下午就已經腐敗了；剛買沒幾天的水果，想吃的時候已然長出了或青黃、黑褐的菌斑，這些都是空氣中的細菌和霉菌繁衍生息的跡象。

微生物對人類生活的破壞，還有很多。棉、麻、竹、木、涂料、塑料、橡膠、黏結劑所有的這些材料，在黑曲霉、焦曲霉、橘青霉、放線菌、木霉、多孔菌的“眼中”，全部都是可口“飯菜”，能夠被一一分解。

相比生活物品的損壞，最令人生畏的要屬病菌。在人類歷史上，幾乎每隔一段時間就有大型瘟疫出現，像14世紀中葉，鼠疫耶森氏菌引起的瘟疫導致了歐洲總人數約1/3的死亡，轟動了全世界。而現當代的瘋牛病、軍團病、埃博拉病毒病、大腸桿菌、霍亂弧菌、SARS病毒、西尼羅河病毒、禽流感病毒、甲型HIN1流感、新冠病毒等，也有目共睹。

微生物雖給人類帶來巨大災難，但憑借人類的聰明智慧，一些微生物也被馴化成為了人們的“朋友”。就像人們把灰狼馴化成了家狗、把野豬馴化成為家豬，這些微生物伙伴，不僅幫助人類抵抗了微生物的種種問題，還促進了科技文明的進步。

比如，1929年，Fleming在《英國醫學雜志》發表的研究成果，開啟了抗生素的先河，使用真菌培養物的濾液，提取出的物質，具有溶解葡萄球菌屬細菌作用，這就是第一代抗生素——“青霉素”。隨后，人們又發現了氯霉素、紅霉素，開啟了“抗生素時代”。

微生物在醫藥領域的巨大成果，啟發了人們在更多領域嘗試，一些有益人們生活的微生物被起了新名字——“功能微生物”。如今，功能微生物在能源、肥料、農業，都有強大的應用性。比如，農業專家用蘇云金桿菌、白僵菌、核多角體病毒，制作出了天然的農藥，用根瘤菌、固氮菌、芽孢桿菌配制出了有機肥料，能源專家還用甲烷桿菌屬、甲烷八疊菌屬、甲烷球菌屬得到了綠色能源……

當然，與人類關系最為密切的領域，還要說到飲食。

擅造美味的微生物“大廚”

傳說，公元前2600年的一天晚上，一個做餅的古埃及奴隸睡著了，等他半夜一覺醒來時，生面餅發酵膨大了一倍多。他連忙把面餅塞回爐子里去，利用爐內的余溫烤好后，發現發酵后的面餅，口感又松又軟，成為面包的起源。

酵母遇到面粉，一道色香味形的塑造之旅就此開啟。酵母菌先是把面粉中的糖類，如葡萄糖、麥芽糖、蔗糖等，分解為CO2和水。大量的CO2使面團松軟、膨脹，形成以面筋網絡為骨架的蜂窩結構。隨著CO2增多和O2的減少，面包酵母菌又開始將面團中的糖類物質轉化為乙醇、有機酸、醇類、酯類、醛酮類等產物，賦予了發酵面食特有的香味。

民以食為天，人類對美味與微生物的探索，從未止步。泡菜、酸奶、醬油、乳腐、食醋、酒類、味精等，諸多造就美味的食材，都與微生物息息相關。

比如，醬油，是米曲霉菌、黑曲霉菌、酵母菌、乳酸菌、鏈球菌，以大豆、小麥、小米等為原材料“齊心協力”釀成的。醋則是黑曲霉、白曲霉、米曲霉、東京根霉、毛霉菌等霉菌的“智慧結晶”。味精是在谷氨酸棒狀桿菌、黃色短桿菌等作用下生成的，酸奶和奶酪則是是通過嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌發酵的。

微生物造就美食古老而經典的例子，還要說釀酒。早在8000年前我國就出現了曲糵釀酒，公元前7000年古巴比倫時代就已經釀造啤酒。時至今日，在現代釀酒工廠中，微生物已經被很好的馴化和使用，不同的酒種都有專屬的釀造菌種，比如釀造啤酒，有專用的艾爾酵母類和拉格酵母類；釀造葡萄酒，還有經過特殊選育的裂殖酵母屬、克勒克酵母屬；釀造米酒，還有純種的米根霉。

有一些酒種，無法使用一種或者幾種微生物釀造，必須采用多種微生物混合發酵的模式，中國白酒就是這樣。像醬香型白酒，作為中國白酒中風味與香氣格外豐盛的一類，需要的微生物種類繁多。比如，目前在貴州國臺酒在實際的釀造過程中，就檢測出了451個屬的1073種微生物，它們通過相互配合、協同作用，才能共同完成醬香型白酒的釀造。

離開茅臺鎮，就釀不出正宗醬香酒

人們常說，“離開茅臺鎮，就釀不出正宗醬香酒”，醬香型白酒與茅臺鎮的關聯如此緊密，茅臺鎮的風土如此神秘，根本原因就在于微生物的豐盛。

根據現有的科學數據，在茅臺鎮已經發現的細菌有233個屬、785個種，特有的有18個屬91種，真菌包括426個屬、611個種，特有的有79個屬117種，絲狀真菌505屬、728種，微生物多樣性的指數非常高。如此豐富、獨特的微生物群，自然為美酒的誕生提供了得天獨厚的條件。

茅臺鎮特殊的微生態，得益于特殊的宏觀自然生態。這里地處在地勢低矮的河谷，三山環繞、一水中流，赤水河周圍的大婁山海拔都在1000米以上，茅臺河谷一帶，卻只有400多米，外面的氣流被阻隔，內部的空氣被滯留，讓這里的氣候環境有很大不同。

首先，茅臺鎮核心產區年均溫度為18℃，夏季最高溫度可到40℃左右，冬季氣溫也不會不低于0℃，炎熱季節達半年之久，年均無霜期更長達359天，而且晝夜氣溫相差很小，這讓在茅臺鎮幾乎一年四季、白天黑夜都非常適合微生物的繁殖。

再者，茅臺鎮的年均風速不超過1.8m/s（二級），且以東南風、南風的微風為主，再加上山體的阻隔，限制了微生物的傳播。讓繁衍出來的微生物，只能駐扎在茅臺鎮。

因此，這讓茅臺鎮的微生物繁衍得多、積累得也多，常年不息、長期不易。如此穩定的釀酒微生態，是茅臺鎮能夠釀造好酒的秘籍，也是茅臺鎮不可復制的根源。

茅臺鎮

打開釀酒微生物的“黑匣子”

正因為白酒釀造需要如此多的微生物協同作用，這讓白酒的釀造一直是個未解之謎，很長時間都處于口傳心授、模糊不定的狀態。

就像現代農業出現之前，農民要靠天吃飯，為了豐收，要祭拜谷神，在微生物技術之前，釀酒師為了釀出好酒，也要祭拜酒神，如果釀造出的好酒，還被冠以“瓊漿”“甘霖”的稱呼，如同天賜。

而隨著現代科技的發展，人們發現，白酒發酵的復雜程度，遠超想象，釀造白酒的發酵酒醅，甚至于成為世界微生物工業中，最復雜的微生物代謝綜合體之一。因此，中國微生物學先驅陳騊聲先生曾言：“誰能把白酒的微生物研究透了，他能拿諾貝爾獎”。

不過，科技日新月異，尤其是現代分子生物學和發酵代謝調控技術的創立，這讓白酒釀造的“科技黑匣子”也逐漸被打開，傳統白酒的釀造發生著翻天覆地的變革，原本模糊的釀造過程逐漸被清晰化、數字化，比如，國臺酒的釀造過程，就已經發現了1000多種微生物參與。

國臺數智酒業集團部分科研人員

天士力數智健康產業集團董事長、國臺創始人、國臺數智酒業集團終身榮譽董事長、創新生產力總師閆希軍先生曾說：“科研努力方向要始終圍繞‘釀好酒、酒好喝、酒喝好’這三個根本問題開展，在實踐上始終堅持以消費需求為導向，不斷破解影響健康和風味的基礎、重大科學問題，努力讓酒釀得明白、讓消費者喝得明白”，這讓國臺酒也成為中國釀酒行業中以數智釀造解密微生物的釀造引領者。

在先進技術的輔助下，國臺酒逐漸探究出了釀造國臺酒、醬香型白酒的優勢菌種，比如，醋酸桿菌屬、分支桿菌屬、克羅彭斯特菌屬、大洋芽孢桿菌屬、芽孢桿菌屬、乳桿菌屬等細菌，哈薩克斯坦酵母屬、釀酒酵母菌屬、接合酵母菌屬、畢赤酵母菌屬、裂殖酵母菌屬等真菌。種類1073種，并且數量還在不斷攀升。

根據對微生物的認知，國臺酒的科研團隊摸清了醬香型白酒發酵進程微生物的演替規律。比如，在國臺酒四輪次發酵中，粟酒裂殖酵母、拜爾接合酵母、庫德里亞茲畢赤酵母、釀酒酵母及乳酸菌率先發動大量繁殖，推動釀酒進行，進入窖池七天后，粟酒裂殖酵母則一騎絕塵，發酵結束時，乳酸菌又成為唯一優勢物種。

國臺酒智能釀造車間

基于這樣的演替規律，國臺酒的研究人員進而建立了釀酒微生態“菌系”評價體系，比如一則重要指標，當堆積發酵后期，核心功能微生物豐度達到TPM（CPM）>107（15G測序深度），酵母菌屬與乳桿菌屬的比例約達到70-80：1的時候，反映出高品質的釀造狀態，如此讓國臺酒的釀造，實現了更為精準的微生物代謝調控，提升了酒體品質，

國臺酒對于微生物的研究已經已經達到國內外領先水平，而這也讓人們發現，中國白酒如此傳統的行業，也能夠發揮出如此科技之光。

2023年，世界微生物數據中心（WDCM）年會在中國舉辦，啟動了全球“未培養微生物培養組”計劃，深入挖掘世界上90%還未能明確的微生物價值，微生物已經成為一種重要的國家戰略資源，成為世界三大生物資源之一。而目前，微生物也已經不僅在食品、能源、農業等領域執行工業生產，還被研發出了微生物DNA芯片(MicrobialChip)、微生物傳感器(Microbiosensor）等，在超前沿科技領域發揮著重要作用，為人類生活帶來新機。