微生物的遗传与变异多样性

在微生物中携带遗传信息的物质及其方式显然要比动植物更具有多样性。在原核微生物中，除了染色体携带遗传信息外，存在于原生质中的质粒也携带遗传信息；真核微生物中，染色体和细胞器都有能独立自主复制的DNA；病毒携带的核酸可以是DNA，也可以是RNA，朊病毒甚至用蛋白质作增殖模板。RNA病毒和朊病毒都不遵守“DNA→RNA→蛋白质”这一遗传中心法则。

微生物的繁殖方式相对于动植物的繁殖也具有多样性。细菌繁殖以二裂法为主，个别可以性接合的方式繁殖；放线菌可以菌丝和分生孢子繁殖；霉菌可以菌丝、无性孢子和有性孢子繁殖，无性孢子和有性孢子又各有不同的方式和形态；酵母菌可以出芽方式和形成子囊孢子方式繁殖，等等。

微生物，尤其是以二裂法繁殖的细菌具有惊人的繁殖速率。如在适宜条件下，大肠杆菌37℃时的世代时间为18min，每24h可分裂80次，每24h的增殖数为1.2×1024个。枯草芽孢杆菌（Bacillussubtilis）30℃时的世代时间为31分钟，每24h可分裂46次，增殖数为7.0× 1013个。诚然，许多深海或嗜压微生物的生长代时远较大肠杆菌长，几天、几月者都有。

微生物由于个体小、结构简单、繁殖快、与外界环境直接接触等原因，很容易发生变异，一般自然变异的频率可达10－5～10－10，而且在很短时间内就出现大量的变异后代。变异具有多样性，其表现可涉及所有性状，如形态构造、代谢途径、抗性、抗原性的形成与消失、代谢产物的种类和数量，等等。如常见的人体病原菌抗药性的提高使得在治疗上需要增加用药剂量，就是病原菌变异的结果。再如在抗生素生产和其他发酵性生产中利用微生物变异提高发酵产物产量。最典型的例子是青霉素的发酵生产，最初发酵产物每毫升只含20单位左右，后来通过研究人员的努力，现在已有极大的增加，目前已接近10万单位。