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细菌和真菌是两组高度多样化的生物，它们可能对人类健康产生重大的有益或有害影响。因此，了解和区分这些组的各个物种非常重要。您会记得，生物分类学家根据生物体的系统发育相关性对生物体进行分组。生命的三个领域，细菌、古细菌和真核生物将生命分为三个不同的组。虽然所有细菌都属于细菌领域，但真菌存在于真核生物（真菌界）领域。除了古细菌之外，结构域细菌还包括单细胞原核生物，这意味着它们的细胞既没有核膜，也没有膜结合的细胞器。相比之下，真核生物结构域的真菌具有膜结合的细胞器，包括单细胞和多细胞生物。
细菌几乎遍布地球上的任何地方，并且高度适应它们生长的环境。因此，这个领域包括惊人的多样性。这些生物体对人类健康的影响同样多种多样。例如，嗜热链球菌等物种可用于生产酸奶等发酵食品，而炭疽芽孢杆菌的孢子是导致可能致命的炭疽病的原因。
为了帮助鉴定此类生物体，微生物学家开发了无数种测试来表征细菌的单个细胞和整个菌落1。鉴定细菌的最常见方法之一是革兰氏染色。该测试使用有色染料来确定细菌细胞壁的组成。革兰氏阳性菌具有由一种称为肽聚糖的蛋白质组成的厚细胞壁，保留了一种称为结晶紫的染料，因此呈紫色。相比之下，革兰氏阴性菌的细胞壁较薄，不含肽聚糖，不保留结晶紫。相反，这些细胞由于一种称为番红的复染剂而呈粉红色。革兰氏染色的使用通常作为鉴定细菌种类的初步步骤。进一步的分类需要识别其他特征。这可能包括单个细菌的形状，可以是球菌（圆形）、螺旋菌（螺旋状）或杆菌（杆状）。此外，细菌菌落的颜色、形状、光泽、质地甚至气味都可用于区分物种。
真核生物域的真菌也具有高度的生态多样性，大小范围从微小的酵母到地球上最大的生物——蜂蜜真菌 （Armillaria ostoyae）。所有真菌都是异养的，这意味着它们必须从环境中获取食物。这些生物在其特定活动、生态位和对人类健康的潜在影响方面也表现出多样性。例如，一些真菌被人类食用或用于生产食物，而另一些真菌则会导致严重甚至致命的感染2。
在真菌界中，根据物种的繁殖策略存在两个不同的分类学划分。首先，子囊菌门，被称为囊真菌，具有称为子囊菌的生殖结构。许多子囊一起形成子囊果皮，或真菌的"子实体"。这些真菌可以通过出芽进行有性或无性繁殖。子囊菌由一些具有重要经济价值的物种组成，例如用于酿造啤酒和烘烤面包的酵母，以及一些在美食中受欢迎的物种，例如羊肚菌和松露。第二组，担子菌门，包括通常被称为"俱乐部真菌"的生物，因为存在一个称为担子的大型俱乐部状生殖结构。与子囊菌门相反，大多数担子菌门仅通过有性繁殖进行繁殖。当两个单倍体菌丝体连接形成担子果皮时，就会发生这种情况。在蘑菇上，这是 cap 结构。在担子果皮的下侧，称为鳃的生殖结构与称为担子的结构相衬，产生单倍体核，最终形成担子孢子。然后担子孢子被风分散。这个分类学分类包括许多经常食用的纽扣蘑菇，以及野生泡芙蘑菇。
总体而言，很明显，微生物的不同功能和特性使其鉴定对人类健康和福祉极为重要。虽然迄今为止已经确定了大量种类的真菌和细菌，但据估计还有数百万种尚未被识别和分类。此外，探索真菌和细菌的人类学科与生物体本身一样多样化，并且无疑将继续发展。微生物与医学领域的相关性现在比以往任何时候都更加普遍，因为多种抗生素耐药性感染细菌威胁着人类健康。了解感染性和非感染性物种的结构和生物学特征为创建新的抗生素治疗和预防策略提供了必要的关键见解3-4。
微生物学对食品工业也至关重要。许多产品，包括酸奶、奶酪、康普茶、面包和酒精，都是使用特定类别或种类的微生物制成的。与此同时，食品科学家专注于工程化合物和防腐剂，以减少食品上有害微生物的生长。在所有这些过程中，了解微生物如何生存、繁殖和影响其环境是必要的。
微生物被定义为太小而无法用肉眼看到的生命形式。但是，虽然我们通常看不到它们，但微生物无处不在，它们对帮助我们消化或制作酸奶和葡萄酒等有益作用，对引起感染或疾病等不太好的事情也有作用。
说到感染，早在 1928 年，亚历山大·弗莱明 （Alexander Fleming） 度假回到他的实验室，注意到他的一个细菌培养板上出现了一种奇怪的真菌污染。有趣的是，紧邻污染的细菌菌落已被破坏。这一观察结果导致了更深入的研究，最终开发出了青霉素和其他可以治疗细菌感染的抗生素。然而，尽管它们可能在微观世界中并存，但我们通过研究它们的形式和系统发育了解到，细菌和真菌是截然不同且多样化的生物。让我们简要地了解一下这两个主要群体的一些定义特征。
细菌是单细胞原核生物，这意味着它们是没有细胞核的单细胞生物。所有细菌都有细胞壁，但其组成和厚度各不相同。革兰氏阳性菌的细胞壁上有一层厚的肽聚糖层，在革兰氏染色中很容易保留结晶紫分子。然而，革兰氏阴性菌具有被外脂多糖膜包围的薄细胞壁，它们只保留复染剂，即红色番红。革兰氏染色还可以观察细菌的形状。圆形细菌称为球菌。杆状细菌称为杆菌。螺旋形细菌称为螺旋藻。此外，还可以使用菌落的颜色、形状和大小等特征用肉眼表征细菌菌落。
现在，让我们来看看真菌。与细菌不同，真菌是真核生物，因此它们的细胞具有膜结合的细胞器和细胞核。它们通常根据它们的繁殖策略分为几组。例如，子囊菌门或囊真菌，包括羊肚菌、青霉菌和松露，具有称为子囊果皮的子实体。羊肚菌充满了这些结构。如果我们更仔细地观察这些，它们包含许多称为子囊的较小结构，而子囊又包含有性生殖过程中形成的许多子囊孢子。然而，子囊菌门通常通过出芽进行无性繁殖，类似于细菌。我们将研究的第二个主要真菌组是担子菌门或俱乐部真菌。森林中大多数可食用和有毒的蘑菇实际上是担子菌门的生殖结构。在这一组中，我们所说的蘑菇帽在技术上被称为担子果皮。在有鳃真菌中，担子果皮下的鳃衬有称为担子的微小结构，这些结构在有性繁殖过程中产生担子孢子，即微小的生殖孢子。这些孢子通常是通过风传播的，类似于许多植物种子。在这里，我们以非常简化的方式研究了几个主要的细菌和真菌组，以及定义它们的特征。然而，由于微生物种类众多，据许多估计超过 1 万亿种，科学家们经常使用其他方法对其进行识别和分组，包括检查它们的 DNA。
在本实验中，您将使用革兰氏染色鉴定不同的细菌种类，并检查菌落特征。您还将检查真菌物种以确定它们的生殖结构。
