微生物的趋向性

微生物对环境变化可作出多种适应性反应，如趋向运动（tactic movement）就是其中一种。当环境中存在某种有利于微生物生长的因子时，它们可以向着这种因子源的方向运动，称为正趋向性。当环境中存在某种不利于微生物生长的因子时，微生物可以背向运动避开这种因子源，称为负趋向性。这就是微生物在特定环境中为求得生存而作出的一种适应性反应。最简单的例子是从显微镜下观察微生物对氧的反应。将一滴细菌悬液置于盖玻片下培养，可以看到好氧性微生物向靠近盖玻片边缘聚集，因为此处氧浓度大。微好氧性微生物则在离边缘一定距离的盖玻片下聚集。而厌氧微生物则常聚集在盖玻片的中央位置。又如生长在液体培养基试管中的微生物，它们可根据自身的生理特性，在适合于自己的区域中生长，好氧性微生物生长在液体培养基试管的顶层，因为，液柱顶层中溶解氧含量相对较高（图5-16a），而厌氧性微生物生长在液体培养基试管底层，这是由于底层培养基中的溶解氧含量甚微（图5-16b），这是微生物的趋氧与避氧性的表现。

图5-16 微生物的趋氧与避氧性生长现象

（a）趋氧 （b）避氧

根据引起微生物趋向性诱发因子的不同，趋向性可以分为趋化性、趋光性、趋磁性与趋电性等多种类型。

不同种类的化学物质或不同浓度的化学物质溶液对微生物所产生的正向性或背向性运动称为趋化性（chemotaxis）。根据细菌趋化性研究结果表明，细菌细胞表面存在着感受不同浓度梯度的化学物刺激作用的受体，当环境中存在着不同浓度的化学物质时，相应的受体产生相应的感受反应，反应能力的大小依赖于细菌表面受体的数量及受体对化学物质的亲和力，受体多、亲和力强，反应能力也强，反之则弱。

已知细菌表面的一些受体是具特定构型的蛋白质分子。鼠伤寒沙门氏菌表面可能有9种受体能感受引起负趋向性化合物的刺激。大肠杆菌表面有15种受体能够感受引起正趋向性化合物的刺激，以及有9种受体能感受引起负趋向性化合物的刺激。细菌表面的趋化性受体通常可以分为氨基酸受体、糖受体和离子受体。它们有一定的专一性，但专一性不强。如鼠伤寒沙门氏菌的半乳糖受体，同时也可以作为葡萄糖、果糖、乳糖与阿拉伯糖的受体。

不同菌体对同一化合物的趋向性不一样，同一菌体对不同化合物的趋向性也不同。大肠杆菌对麦芽糖有趋向性而对乳糖却无趋向性，对丝氨酸有很强的趋向性，而对丝氨酸的分解代谢产物丙酮酸则无趋向性。

光合细菌表现出明显的趋光性（phototaxis）。光合细菌在一个有光照的培养液中培养，当它偶尔离开光照区时，菌体会停住并改变运动方向回到具有光线的区域。光合细菌对光的反应不是光的绝对量，而是光的强度差别，趋光细菌可以区别两个强度仅差5％的光源。光合细菌耶那硫螺菌（Thiospirillum jenese）由于趋光而集中生长在细菌叶绿素a的吸收波长区域内。

对这种趋向性及其差异的机理研究，是细胞与分子生物学研究的前沿领域。