大寒雪未消，閉戶不能出。
可憐切云冠，局此容膝室。
——《大寒》宋 · 陸游
大寒，是二十四節(jié)氣中的最后一個(gè)節(jié)氣。大寒與小寒的意義一致，都表示天氣寒冷的程度，而大寒則表示天氣寒冷到極致，是一年中的最寒冷時(shí)節(jié)。
這次的節(jié)氣科普，我們帶大家了解細(xì)菌的繁殖速度。
什么是細(xì)菌的繁殖？
細(xì)菌的繁殖是細(xì)胞分裂的結(jié)果，也是細(xì)胞生命過程中的最終目的。細(xì)菌的繁殖有多種形式，如二分裂、出芽等。
無論哪種繁殖形式，結(jié)果是一致的：細(xì)胞復(fù)制遺傳物質(zhì)，后一分為二，將遺傳物質(zhì)平均分配到兩個(gè)細(xì)胞，宏觀表現(xiàn)上，細(xì)菌的數(shù)量增加。
圖源：Brock Biology of Microorganisms 15th
單個(gè)細(xì)胞完成繁殖行為前，需要做的工作是復(fù)制遺傳物質(zhì)，并構(gòu)建子細(xì)胞所需的主要結(jié)構(gòu)。
細(xì)菌相比于真核生物或高等生物，完成復(fù)制遺傳物質(zhì)時(shí)所需要的能量很少，是因?yàn)榫哂羞z傳信息少、轉(zhuǎn)錄翻譯簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。同時(shí)，單個(gè)細(xì)菌完成一代繁殖所需要的時(shí)間非常短，在適宜條件下，大多數(shù)細(xì)菌是20-30分鐘分裂一次。因?yàn)榧?xì)菌有巨大的比表面積，能夠和環(huán)境進(jìn)行高頻的能量信息交換。
細(xì)菌“一分為二”的繁殖方式，配合細(xì)菌對(duì)能量利用的高效比，造就了細(xì)菌驚人的繁殖速度。舉個(gè)例子，1個(gè)細(xì)菌，若每0.5小時(shí)分裂一次，在第三個(gè)小時(shí)，會(huì)繁殖出64（26）個(gè)細(xì)菌，但在第24小時(shí)就會(huì)繁殖出將近三百萬億（248）個(gè)細(xì)菌。
圖源：Brock Biology of Microorganisms 15th
Bacterial Reproduction
實(shí)際情況下，當(dāng)一個(gè)細(xì)菌落入新環(huán)境后，繁殖趨勢(shì)要更加復(fù)雜，細(xì)菌數(shù)量的增長(zhǎng)會(huì)較為緩慢，屬于遲緩期。因?yàn)樽铋_始初始細(xì)菌數(shù)量少，且對(duì)新環(huán)境仍在適應(yīng)期。
短暫的遲緩期之后，細(xì)菌會(huì)以幾何級(jí)數(shù)恒定快速增殖，進(jìn)入“爆炸式”增長(zhǎng)。
圖源：Brock Biology of Microorganisms 15th
但細(xì)菌數(shù)量并不會(huì)無限制地擴(kuò)張，在固定環(huán)境中，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，營(yíng)養(yǎng)等必需物質(zhì)不斷被消耗，有害代謝產(chǎn)物不斷積累，細(xì)菌繁殖越發(fā)受影響，因此死亡數(shù)量在逐步增加，進(jìn)入平穩(wěn)期，最后轉(zhuǎn)入衰減期。
總體來說，細(xì)菌繁殖速度快，在篩選工程菌或構(gòu)建細(xì)菌工廠時(shí)，有助于提高效率。
但也有不利的一面，在工業(yè)中，應(yīng)當(dāng)針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，在合適的時(shí)機(jī)進(jìn)行有效的防控。否則細(xì)菌的快速繁殖，一旦不受控，通常會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品變質(zhì)，甚至對(duì)人員的健康造成危害。
微生物靶向防控之“二十四節(jié)氣”是漢寧化學(xué)在2022年全新推出的微生物防控科普欄目。我們將以中國(guó)傳統(tǒng)的二十四節(jié)氣為時(shí)間線，定期推出相關(guān)主題的微生物防控科普短文。“四季有序，萬物有時(shí)”，讓我們“寄知識(shí)于時(shí)節(jié)”，一起探索微生物世界：漢寧與您應(yīng)時(shí)相約、不見不散！
