提高社会的微生物素养：势在必行！-微生态农业网

写在前面

我思，故我们在！

微生物早已和人类及地球水乳交融，微生物及其功能正在得到铺天盖地的研究。毫不夸张的说，微生物是地球最早的也是最后一个客人，没有微生物，万物皆不复。然而微生物学，作为一门专业课而非通识课程，在大学课堂上才非闪亮登场（高中生物更多的是动植物）。今年的肺炎病毒疫情正在给全世界人民上课，倘若微生物学知识普及开来，何以会如此被动？

上至国家领导，下至村野匹夫，都应了解和学习一定的微生物知识，期待微生物学早日进入小学和中学课堂，飞入寻常百姓家。以后的孩子们除了可爱的泰迪熊和喜洋洋，还可以有自己喜欢的喷气甲烷菌、狡猾沃尔巴和暴躁等片藻等玩具。

本文由全球32个知名微生物学家撰写，共同倡导普及和提高社会微生物学素养的必要性。原文请参考The urgent need for microbiology literacy in society, Environmental Microbiology (2019) 21(5), 1513–1528。

翻译时为使通俗易懂，进行了一定修改，欢迎分享。

总述

微生物及其活动对人类、生物世界乃至整个星球的功能、健康和福祉产生普遍、深远和积极的影响，可以不夸张的说，微生物和太阳一起铸造了生物圈。在个人和家庭的日常决定，社会各阶层、机构以及国家部门在健康评估、规划和制定相关政策时都应该考虑到微生物。但是与金融、健康、交通等对人类有普遍影响学科不同的是，人们对微生物及其活动的了解知之甚少。微生物如何影响我们，我们又可以如何利用微生物谋福利等等问题并不为公众所熟知，也被政策制定者们所忽视。涉及到微生物的决策往往是不透明的、有偏见和不完善的，因此其后果具有相当的不确定性。基于此，我们认为微生物学素养对于个人、政府、企业以及利益相关者来说是必备的。微生物学应该和其他通识教育课程一样，在童年一直到成年的教育中普及开来，微生物学素养也应该成为职业素养的一部分。为了将微生物学知识纳入教育课程，促进社会对微生物学知识的获取，我们在此提出了一个适合所有年龄层次（从学前班到高中）的教学理念和形式，为大家阐明关键微生物及其活动在我们的日常生活、人类和地球面临的重大挑战，以及可持续性发展中的关键作用。我们期望微生物学家、微生物学术团体和微生物学专业人士能够参与和发展这项倡议，可以协力开发框架内容、提供和寻求资金资助以研发适宜儿童的益趣教学工具和材料、奔走相告扩大影响，最重要的是言传身教，说服教育者、决策者、商业领袖、相关政府和非政府等机构支持并推广这项倡议。提高社会的微生物学素养：必定会实现！

微生物与你我他

微生物组与生物群系

微生物群落在生物圈中与环境中所有大生物（动物和植物）的表面形成了第二皮肤，形成了动态的生理生态屏障，以强化皮肤屏障的物化功能。除此之外，微生物还与宿主产生互动，为其提供必要的帮助。例如，微生物能帮助植物获取包括氮在内的必需矿物质以用于生长（事实上，没有微生物固氮作用，初级生产者的生物量将不足以用于消费者的繁殖和进化）、防止感染、以及产生能促进植物生长的类激素化合物；一些植物携带的微生物对动物有毒，因此起到抵抗天敌的防御作用；微生物可以保护动物免受疾病侵袭，帮助反刍动物进行食物发酵。基本上所有的大生物表面都被微生物覆盖，一些生物体内还含有大量的内共生微生物。内共生体在各种生物的生命中扮演重要角色，包括昆虫（甚至可以决定昆虫的性别）、海绵、植物以及原生动物。根据内共生假说，细胞内的负责收集太阳能的色素体和产生能量的线粒体，大多由内共生细菌演变而来。生物的微生物成分，即微生物组(microbiome：a characteristic microbial community occupying a reasonably well defined habitat which has distinct physio-chemical properties)是生物及其生态生理学的的基本特征。实验室产生的无菌动植物在他们的自然栖息地中将不适应甚至无法生存。由微生物组和宿主组成的整体称为生物群系(biome)。微生物组的扰动即生态失调，将有损宿主的功能，例如草甘膦会扰动蜜蜂肠道微生物，从而增加了蜜蜂的病原体易感性。

人=50%微生物

就细胞数量来说，人类生物群系的50%是微生物。肠道微生物能消化食物并释放各种营养元素，提供我们自身不能生成的微量元素和氨基酸，充当第二分泌系统分泌类激素物质，并在人类健康和疾病中扮演不可或缺的角色。举一个典型的菌群失调案例：抗生素会引起肠道微生物扰动，艰难梭菌占上风从而引起假膜性结肠炎。我们应当认识到，从出生到死亡，我们与微生物这个老伙伴之间保持着亲密、动态和互惠的关系。卡迪尔曾有至理名言：我思，故我在。如果考虑到微生物的话，我想这句话是否改为：我思，故我们在，更加合理？

（注：我们对自己最亲密的伙伴几乎一无所知，因此最大程度提高我们的幸福感，我们需要理解：1.我们的伙伴在做什么？2.它们的活动对我们有何影响？3.我们的行为会如何影响它们？4.如何改善我们的伙伴关系以实现共赢？）

微生物：为人民服务

微生物的影响不局限于我们自身，自古以来，它们就秉承着为人民服务的宗旨，在食品和饮料生产、面包发酵、材料粘合、土壤肥力保持、家庭和工业废弃物处理、洁净饮用水供给等方面兢兢业业。特别是发酵食物以改善其贮存和营养、提高卫生状况、处理人类废弃物及病原体等方面的应用，极大地促进了人类文明的发展和人类寿命的延长。

近年来，微生物已成为生物经济的核心。全球经济格局正在发生变化，第四次工业革命(4IR)悄然而来，多种新兴技术如人工智能、传感器、大数据、机器人等蓬勃发展，4IR将旨在引领循环和绿色经济，实现零污染、零排放和零浪费，践行万物皆可循环的理念。微生物过程因无需极端条件、高能耗和有毒物质，非常符合4IR内涵。以前生物转化只是化学合成的补充，仅用于生产少量高附加值生物产品，如今已转变生产大宗产品的重要选择。毋庸置疑，天然或重组的细胞工厂以及酶是生物转化技术的核心。

除了常规的生物催化，微生物参与的过程还包括：

生产食品（酸奶、奶酪、纳豆、单细胞蛋白、巧克力，熟香肠、腌菜、益生菌），食品调味剂（香草、酱油、泡菜，paa deak，soumbala）和保健品（维生素、氨基酸、叶酸、益生菌）
生产药物（抗生素、激素、生物制剂）、疫苗、生物传感器组件，以及个人护理品
保护和促进作物生长
各种化学品和生物材料的发酵生产（生物塑料、生物纤维素）
绿色化学工程，包括电合成、利用CO2为原料实现化学合成等
产能（生气产气、微生物燃料电池）
资源回收（如利用生物浸出法实现金属回收）
污水处理及污染场地的生物修复
历史文物的生物修复和生物保护（纪念碑、雕像、壁画、绘画、文件）

此外，一些新的微生物应用也如雨后春笋，包括微生物菌群失调引起的疾病治疗（假膜性结肠炎、炎症性肠病、肥胖、糖尿病及各种心理疾病）、合成生物学应用（对细胞或生物进行重编程以实现高产和高活性）、生态层面的生物工程等等。微生物惊人的代谢多样性为大宗和特殊化学品/材料的可持续生产提供无限想象力。

及时认识到微生物的潜力，准确评估收益和风险，基于数据做出正确的决策，对践行可持续发展和提高竞争力至关重要。因此，面对各个层面的决策者，包括利益相关的普通大众，普及微生物学知识势在必行。

（注：基于微生物学知识的政策制定关乎未来发展和文明进步。未来发展的速度和方向在很大程度上取决于我们：1.探索微生物过程，不断发展和完善我们预测和鉴别潜在新颖的微生物应用的能力；2.充分应用微生物以改善人类和地球的健康状况，3.扩展和改进当代应用，4设计合适的基于证据的决策和资源分配体系，以激励并促进相关研究、开发和商业化活动，并充分考虑利益相关者的选择）

微生物广泛而深刻的影响着个人和集体

微生物在许多方面影响我们的生活，与我们的许多个人决定有关，例如剖腹产还是顺产（顺产会有母体微生物在胎儿身上的定殖，而剖腹产相当于无菌生产）？母乳喂养（可为幼儿提供抗体，母乳中双歧杆菌低聚糖被认为是协调免疫系统健康发展的重要因素，母乳中还含有母体微生物），使用强消毒剂清洁家具（减少婴儿接触微生物，对健康不利）、接种疫苗或治疗感染、使用含磷家庭清洁产品（导致与水体富营养化）、使用杀菌香皂（引发皮肤微生物失调）、养宠物狗（促进微生物菌群交流、促进磷排放）或者吃什么食物（例如牛肉含较高的甲烷足迹），我们的房屋需要多少通风/加湿/除湿等等。

通过一个简单案例就可以说明问题，一谈到休假，我们就很开心，但在游玩时我们会接触到各种传染病和微生物引起的疾病，有些甚至是性命攸关的，而这些疾病在我们的家庭环境中是不存在的或不普遍的，这些活动包括：

洗浴：淡水浴、海水浴、消毒不彻底的泳池、以及东北人民喜闻乐见的泡澡
吃吃：未煮熟或污染的食物，特别是海鲜，即使煮熟的食物中也能含有耐热毒素，如红潮神经毒素和霉菌毒素（这次中国疫情的反复主要在于海鲜产品的冷链运输）
喝喝：污染的液体
性行为：与新伴侣的你侬我侬
度假场所：有些地方可能流行黄热病、疟疾、寨卡病毒、肝炎病毒、登革病毒、莱姆病、肺结核等疾病
住宿等设施：如今年肺炎病毒感染的恐怖游轮

微生物也会影响集体活动和事业，在很多战略/决策制定时务必要考虑到微生物的影响，如在工厂中引入新的原料或产生新的废弃物、在食品中加入新的成分、建立新的食品供应链、落实新的公共卫生措施、推行新的农业方法、以及实施新的措施以保护我们的海洋系统免受退化等等。

（注：如果我们要做出无论是个人还是政策层面的未来可期的决策时，我们必须知道哪些是与微生物相关的，以及这些决策的实施与微生物会产生何种化学反应。我们日常生活中的决策也需要对微生物有个基本了解：我们的行为会导致哪些不良后果；我们如何规范自己的行为，以避免或减轻对自己及他人造成的后果）

微生物广泛而深刻的影响着整个生物圈

微生物是生命的最初形式，起源于40亿年前，也是生命的未来：在人类和其他生命形式消失后，它们将继续居住在地球上。微生物比大生物有着更大的进化和代谢多样性。海洋中90%的生命是微生物，光合藻类和蓝藻是海洋浮游生物的主要组成，也是海洋食物网的根基。原绿球藻和聚球藻每年从空气中清除约100亿吨碳，相当于海洋总固碳量的三分之二。微生物参与全球和局部的生物地球化学过程，从而在根本上影响温室气体排放、气候变化、生物健康、土壤健康以及水资源供给。我们呼吸的50%的氧气源于微生物，早期微生物产生氧气，才使需氧生物得以进化，臭氧层的产生，才使生命得以从深海迁移到陆地。微生物是地球上最大的废物回收者和再生者，它们无处不在，与地球上所有生命体休戚与共。它们是生物圈运转的齿轮，尽管我们认为自己是地球的主宰，但微生物却是影响、调节和改变地球活动更强大的存在。如果营养物质循环中执行某一关键过程的微生物类群从生物圈中消失，而又没有另一类群能够行使相同的功能，可以想象，地球上的生命将不复存在。就规模和能力而言，全球的环境微生物组是我们治理工业、农业和人口过剩所造成的污染方面，唯一可以依靠的挚友。

（注：我们必须认识到微生物在地球循环和健康中扮演的关键角色，并知晓微生物在做什么和能做什么，这样我们才能和微生物发展有效的战略合作伙伴关系，共同保护我们的星球：1.了解和感激微生物在营养循环、地球功能和生物圈健康之间的重要作用；2.确保我们不会(即使是无意地)对在生物圈中发挥关键作用的微生物类群造成不利影响）

利用微生物解决一些重大挑战和实现可持续发展

人类目前正面临着各种重大挑战，包括食物、水资源、医疗保健、教育、能源和原材料的极度失衡，持续的贫困，由全球变暖导致的海平面上升和土地的减少，土地荒漠化等等。人类和地球的需求，以及如何以可持续发展的方式实现这些需求，在《联合国可持续发展目标》中已有详述。《Microbial Biotechnology》2017年的一期文章，探讨了利用微生物技术实现可持续发展的潜力，包括可以改善日益增长的世界人口面临的粮食问题、温室效应、全球变暖及附属效应、全球污染，以及能源和资源问题等等。此外，那一期内容还讨论了微生物技术在可持续经济增长和创造就业方面的特殊潜力，微生物组确实可作为新企业和就业机会的缔造者。

（注：在面临重大挑战和实现可持续发展的漫长道路上，很多措施和计划都将涉及微生物，在制定政策时需要了解相关的微生物知识以及如何利用微生物实现最大利益）

基于微生物知识的某些决策可防止重大甚至全球性的灾难

微生物是地球和生物进化的核心参与者和利益相关者，缺乏对微生物及其功能的认知，会使一些制定和推行的政策（国际、国家、地区或个人）充满风险、效果欠佳或无效，甚至适得其反。一些可预防灾难的案列包括：

抗生素耐药性危机：早在20世纪60年代和70年代早期，Falkow、Watanabe和Levy等人就曾预警，过度的处方用药和非临床使用抗生素会导致抗生素耐药性的出现和传播（事实上，青霉素的发明者Alexander Fleming在1945年诺贝尔奖演说中就提示这一风险的存在）。自那以后，类似的警告一再出现，其中一些与水产养殖中抗生素的使用有关，但收效甚微。现如今，抗生素耐药问题已成为我们面临最大的挑战之一，面对越来越多的以前可治且性命攸关的感染和疾病，我们现在束手无策。《应对全球性耐药性感染问题–最终报告和建议》预测到2050年，全球经济损失可达100万亿美元，死亡人数每年会高达1000万。尽管如此，预计2010-2030年期间，抗生素在畜牧业和水产养殖中的非临床使用将增加67%。如果卫生主管部门、政治家和商业领袖(最重要的是公众)能够意识到微生物在面对抗生素压力时能快速进化和传播基因，能够听取前人的忠告，今日的我们就不会如此被动。
绝迹儿童顽疾再现江湖：由于疫苗接种接受度和覆盖率的差距，麻疹、百日咳、白喉等疫情卷土重来，特别是在在已经实现或即将实现消除这些疾病的国家。这反映出人们缺乏对疫苗，尤其是背后微生物相关知识的了解。
过敏症的增加：虽然儿童感染需要认真对待，但轻度感染和合理接触环境中的微生物对婴儿的免疫系统其实是有益的。人们的微生物恐惧症(细菌恐惧症)越来越严重，而广告的错误宣传，即所有微生物都是坏的，必须消除它们以实现一个安全的家庭环境，进一步加剧了社会免疫功能的失调（如过敏、哮喘、湿疹、甚至神经紊乱）。事实上，最新研究表明，使用杀菌肥皂会降低皮肤微生物预防皮肤癌的作用。如若我们采取一定的措施，传授大家相关的卫生实践知识，如何在减少病原体与保持正常微生物群健康方面协调取舍，我想目前的这种情况会有所改善。
温室气体危机：微生物既可以产生也可以消耗温室气体，因此，让微生物开流节源尤为重要。我们必须知道微生物数量与生物过程并非简单的线性关系，与人类燃烧化石燃料释放二氧化碳相比，微生物和植物固定二氧化碳的速度要慢得多—即二氧化碳的循环是失衡的，这也是二氧化碳迅速上升的原因：我们的植物和微生物朋友跟不上人类的活动步伐。温室气体排放导致全球变暖，而全球变暖又导致永久冻土融化，进一步导致微生物产生的甲烷和二氧化碳释放，恶果加剧。动物尤其是反刍动物肉的养殖会伴随着大量温室气体甲烷的排放，这一事实早已人尽皆知。肉类生产的基础是饲料，而饲料与氮肥息息相关，尿素最为农业生产中最广泛使用的氮肥（目前正逐步被淘汰），可以被土壤微生物分解为氨和温室气体二氧化碳，其他氮肥也会被微生物转化成温室气体N2O，氮等营养元素随雨水进入水体还会引起富营养化。因此，对于超出基本膳食需求的肉类生产和消费，有关部门和我们个人需要作一定的取舍。营养物流入近海岸会引起土著菌群快速消耗氧气，使得低氧区逐步扩大。地球存在九个界限（酸性海洋、臭氧消耗、淡水、生物多样性、氮磷循环、土地利用、气候变化、化学污染、气溶胶超载），氮循环被确定为最严重的已突破的界限，主要原因在于人工化肥的使用已超过了所有自然界氮循环的总和。目前有许多国家正在讨论限制人工肥料的使用，但面对日益增长的世界人口和贫困人口温饱的压力，我们进退两难。我们应该鼓励农民作为主体来制定和健全相关政策，因为他们比任何人都更了解土壤氮素供需和作物产量之间的关系。然而，就目前来说微生物参与温室气体排放和氮素循环这一要点，并没有在个人和部门决策中受到重视，确切来说，目前关于限制温室气体排放的政策主要涉及人为排放，基本上忽略了微生物的作用，让人唏嘘。其实我们每一个人都受到全球变暖的不同影响，都是利益相关者，例如气温变化会改变病原体的全球分布，从而导致免疫力低下的人类和动物以及植物生病，并有可能发生流行病的大传播。
土壤危机：土壤是地球的皮肤，是植物、动物和微生物的家园，生物们又参与多种多样的生物地球化学过程，这些与土壤的功能和健康息息相关。地表水经土壤过滤渗入地下形成含水层，为数十亿人提供饮用水。土壤中含有宝贵的营养物质，其含碳量是地球大气的三倍。然而，地球的土壤正在迅速地被侵蚀，流入小溪、河流和海洋，并伴随着养分的流失。很多国家表层土壤流失的速度比土壤生成过程的速度快很多倍，而越来越多的极端天气事件正在加速侵蚀。土壤微生物能产生多糖，作为粘合剂赋予土壤结构和稳定性，从而增强其抗侵蚀能力。预计21世纪末大量农业土壤的流失会导致粮食产量无法养活世界人口，随之而逝的营养物质又会污染我们的水源并释放二氧化碳，加剧全球变暖。若要避免这一危机，决策者必须制定以知识为基础的战略决策，以更好地利用微生物提高土壤稳定性。同时，作为利益相关者的我们每一个公民，必须意识到问题的严重性和以及微生物的重要性。因此，微生物学知识的普及势在必行。
污染物在环境和食物网中的积累：仅仅知道微生物参与环境过程是不够的，重要的是要知道它们擅长和不擅长什么。不难想象，代谢能力超强的微生物在处理工业、家庭、医院等排放的污染物方面游刃有余。但尽管微生物能够代谢多种多样的物质，有些化合物的代谢速率比较慢。因此，如果这些化合物的生产和释放到环境中速度比微生物代谢速率快的话，它们将在环境中积累形成污染，并且在禁止使用后的几十年里仍不能消除，例如毒性很大的多氯联苯和二恶英，以及目前正在爆发的石油基塑料污染。

（注：目前我们正面临一系列严重问题，包括耐药病原体的传播、水土流失、海洋塑料污染、微塑料在食物网中的积累等等。其实这些问题在很大程度上可以避免的，如果我们之前就能做到：1.决策者能够理解他们的决策对微生物的长期影响；2.利益攸关的大众们能早点被告知和认识到当代政策和行为的风险）

长期暴露于低水平的生物活性物质

微生物学相关的一个重要问题是生物圈的生物化学污染，而人类的决策既可以增加污染，也可以解决污染问题。生物污染，特别是大城市的粪便污染，虽然在高收入国家得到了较好控制，但偶尔也会由于技术故障或极端天气事件而出现问题，在低收入国家问题更为突出。畜牧养殖的发展会产生大量动物粪便，这其中还含有大量抗生素、抗性微生物和病原菌。虽然有些废弃物在厌氧消化处理过程中是无害的，但排到环境中还是具有一定风险。

虽然新化学物质和药物在使用之前需要进行评估，但主要是急性毒性实验，试验周期较短，并不能完全反映化合物固有毒性。评估最直接受影响生物体的急性毒性，以及长期低浓度慢性毒性，是极具挑战性的。许多具有生物活性的化学品，特别是制药、医院及家庭废水中的药物，在极低的浓度下具有活性，污水处理过程中一些物质并不能被处理而直接进入环境。此外，一些化学物质可以被环境中的微生物转化为生成新的中间物质，这些物质也可能具有一定毒性，其毒性甚至可能超过原始底物。长期低剂量接触这些化学物质和代谢物可能在种群水平造成潜在威胁。环境中广泛分布的这类化合物包括雌激素等内分泌干扰物，它们在一定程度导致人类和其他动物的生育水平下降，杀虫剂等化合物导致蜜蜂等传粉者数量减少。

另一个更具挑战性的问题是各种污染化学品在环境中混合在一起，长期低浓度接触这些混合污染物对人类健康和环境的影响是非常重要的问题，但目前几乎是未知领域。微生物具有或能够进化出降解这类化合物的能力，而且是从环境中去除这类物质的主要角色。然而，有些化合物微生物可能降解不了或者降解速度有限，特别是化合物浓度很低或者以混合状态存在时。

总之，尽管生物化学污染很复杂，微生物也同样具有出色的能力，解决现有污染的唯一办法是提高我们对微生物的了解并加以利用。让我们再次重申一遍：尽管微生物有一定的局限性，但它是这个星球上我们唯一可以依赖的能解决污染的老铁。

（注：为控制我们与环境污染物的接触水平，我们必须制定相关的控制和减排政策，这就必须意识到和理解微生物降解能力及局限：1. 在地方、区域和全球各层次识别、评价和监测环境中生物活性物质及其混合物的类型和浓度；2. 提高对这些物质如何影响地球、社区和个人健康的理解；3. 众志成城，将它们从环境中清除、降低毒性，以及减少它们进入食物网及迁移的可能性；4. 制定措施以减少我们与这类污染物的接触）

全球连接及微生物对变化的反应

最后，需要强调我们星球的两个关键特征。第一个是连接性：所有地球表面和大气都由水、风和人类的机械工具连接在一起，他们能不远万里的运输地表和大气中的大部分物质。例如塑料垃圾在世界各地海洋广泛分布，多氯联苯传播到极地动物等等。因此，虽然化学品在其生产设施中的潜在危险可以得到安全管理，但长远问题必须考虑。此外，生物及生物活动会促进生物圈的连接和流动性，例如昆虫和鸟类飞行、人类航空旅行、游泳、漂流、空气和水介导的种子、花粉及浮游生物传播等等。生物连接导致的问题包括：今年的肺炎病毒、2013年的SARS、年度大流感、肠出血性大肠杆菌感染、非洲肺结核等。国际贸易在病原菌传播中也起着重要作用，可能是目前世界上最严重的植物病原菌木质部难养菌的传播原因，已引起多种植物病害，对农业、园林和环境产生巨大经济影响。许多病媒传播的病原体都有宿主特异性，而木质部难养菌寄主范围很广，能侵染超过30个科的植物。船舶压舱水会导致生物安全问题，它们在全球不同地点装卸，会引入外来生物物种甚至有毒的藻类。富含磷、铁和微生物的沙漠沙尘会通过气流被运到遥远的地方，例如撒哈拉沙漠的沙尘会定期飘到欧洲，滋润了墨西哥湾和马尾藻海的海水，繁殖了本地的海藻。

水和空气的联通性不仅会导致化学物质在整个生物圈和大气中的分布，它们也会引起微生物的全球分布。但是与化学物质不同的是，微生物可以繁殖，获利甚至鸠占鹊巢。微生物在全球的分布可被概括为一句箴言：所有的微生物无处不在（all microbes are everywhere）。

地球的第二个重要特征是，由自然或人类活动所引起的变化，往往会引起意想不到一种反应，从而导致可能不同于预期的结果（即“万万没想到”），它可能是由于物理化学反应或者生物反应，特别是微生物反应。因此，当我们决定必须采取某种行动时，除了通常考虑的可行性、成本、物流等因素，我们还需要考虑到微生物并非被动地面对人类行为：它们积极地回应并对我们行为的结果进行改正。我们需要提出这样一个问题：微生物活动是否直接或间接地参与或受到影响，如果是这样，它们对我们行动可能作出的反应是什么？遗憾的是，我们还没有学会如何与微生物交流，不能直接问它们当我们行动时它们会干啥。因此，通过监测和模拟微生物如何对环境变化作出反应来进行基于证据的预测就比较重要了。

（注：地球连接性要求我们在行动之前，必须做到：1.审慎评估本地活动对邻近地区乃至全球层面的微生物活动产生的溢出效应和影响程度；2.使用适当的方法正确地绘制和建模影响场景；3.对我们的预测缺乏信心时需仔细考虑替代行动方案；4.监测、审查和改进政策，预防和及时阻止产生负面影响的行为）

症结

目前存在的问题是，只有一小群专业人生掌握了微生物学相关知识。当然，社会可以利用专家为决策者提供建议，但问题是，微生物活动是如此普遍，它们直接和密切地影响着我们每个人的日常生活，而在大多数情况下，即时咨询微生物学家或查询微生物知识是不现实的（尽管可以在互联网上获得相关信息）。一方面，我们有微生物学家，但他们在政策决定时没什么话语权，另一方面当权者决策时，由于缺乏关键知识难免做出不明智之举。如果政策制定者和利益相关者既不能理解和评估危机的产生的原因，也不能给出很好的解决方案，我们将如何有效地解决面前的重重危机呢？

（注：如果我们要避免过去产生的灾难和错误，就需要有正确的认知、适宜的选择和基于证据的最佳决策，这就需要做到：1.关于微生物过程及活动、以及微生物多向互作等基本知识，公众必须了解；2.关于微生物的这些中级知识，相关的政策制定者必须掌握；3.决策部门必须有证可循，尊重专家意见）

解决途径：向公众普及微生物学知识

生物学的关键知识必须成为基础教育的一部分：一些社会活动者，如教育家、政治家、行业领袖、国家和国际机构的负责人等等，最需要微生物学知识，因为他们的决定比其他人的决定具有更大的社会影响。我们每个人每天也都要做出与微生物相关的决定和行为。此外，我们都是重大政策的利益攸关者，为了能够行使公民的权利和履行义务，无论是作为选民还是利益集团成员，我们必须具备微生物学知识。

儿童教育中常识和批判能力的获取被认为是进入成年的必要条件，到目前为止，母语、外语、历史、地理、时事政治、数学、物理、化学和生物等是我们的基本科目。掌握这些学科知识是我们成熟的基本要素，也是对家庭和企业负责、处理个人和职业生活，以及促使我们在坎坷人生路上做出决定的必要前提。我们和Bergey持相同观点：微生物及其活动的相关知识与上述学科一样，对通识教育至关重要。

（注：微生物学必须成为学校的核心课程，这样决策者能够充分获悉，利益相关者也能更好的了解我们的社会及行为是如何与微生物世界互作和紧密联系的。基于此，作为利益相关者的我们可以：1.为自己(以及子女等他人)做出明智的决定；2.批判性地评估那些各种决策方案，从而为决策者们表达我们的见解和偏好；3.能够追究那些不根据科学依据做出决定的人的责任）

以个人经验为中心的教学理念和模式，适用于所有年龄层：从呱呱坠地，微生物就开始融入我们的生活(事实上更早)，因此关于微生物的知识教学应该从小学开始，并贯穿所有的教育年级，这有助于各级决策者做出明智的决定，并能让不同年龄层次的大众理解做出的决定。个人必须能够做出基于证据的利益评估，也必须知道需要获取哪些新知识，才能制胜未来。

我们设想为幼儿园、小学、中学和高中开设微生物学课程，并为高等教育教师培训微生物学课程。它们还应作为一种公共教育服务，以更新个人的微生物学知识，也可使那些没有在学校接受教育的人能学习基础知识，赶上时代步伐。虽然这些课程的开发是有关教学机构的职责，但为了促进它们的实施，我们提出了一系列的主题——微生物学知识框架，教学形式可以始于一个与日常经验相关的简单问题，然后用朴素的语言讲述基本的微生物学知识，延伸到它与重大挑战和可持续发展目标的相关性，它与生物地球循环和行星健康的关系，以及最重要的，它对我们决策的影响，例如：

Daddy：今天下午我真想在保龄球馆吃一个汉堡包，但是昨天Jenny告诉我说奶牛导致了全球变暖，这是真的吗?(温室气体、源和汇、瘤胃消化、甲烷排放、全球变暖、海平面上升和极端天气，它们对我们有何影响？可持续发展目标13：应对气候变化)；

Mummy：课上有人告诉我们Joanne得了麻疹，她为什么不像我一样接种疫苗呢?(疫苗功效、风险、相关性和死因、群体免疫、免疫接种的附带效益，可持续发展目标3：保持健康生活)；

Mummy：你总是叫我上完厕所要洗手，因为便便很脏。但是在它被冲走之后会发生什么呢?(污水处理、粪便病原体、粪便作为病原体负荷和水质的指标。可持续发展目标6：全民卫生);

Miss：为什么植物不能在黑暗中生长呢?(植物和光合微生物捕获太阳能并制造生物量，即食物链的基础；光合作用、叶绿体、线粒体起源于早期微生物；植物和光合微生物为世界提供食物、能源、可再生化学原料；无污染、可持续发展。可持续发展目标2：消除饥饿；7：确保获得可持续能源；12：可持续发展)。

这种方法的优点是，在课程开始时，学生就能清楚地看到微生物学与社会的相关性/重要性。

（注：所选主题的目的是为了：1.协助制订适合不同社会和文化背景下不同年龄层次的课程；2.揭示受微生物的生态生理活动影响或主导的行星–生物圈–人类过程及问题；3.介绍这些活动如何影响我们人类以及生物圈的其他成员；4.揭示微生物是如何受到我们行为的影响以及带来的后果；5.阐述我们可以如何控制或开发微生物为个人、人类和全球带来利益，并为实现可持续发展目标做出贡献；6.以更广阔的视角看待我们的位置，以及我们在地球村中的微生物联系,我们与生物圈其他生命的微生物联系）

微生物学知识框架初步可设立约100个主题，主要涉及人类福祉、地球、水、植物、动物、营养–食物–饮品和生物技术，这些主题可以很快在网上免费提供使用。随着时间的推移，这些主题肯定进一步改进和完善。

必须强调的是，尽管微生物学主题缺乏可见性，但微生物的教学内容对孩子们来说具有诱惑力，因为微生物学是一门实践性很强的实验课程，不同水平学校的学生们都可以进行贼有意思的实验。我们也会在网上提供与每个主题相关的实验建议，此外，企业(酿造、奶酪制作、面包生产、发酵等)和公共机构(废物处理厂、诊断实验室等)有许多有趣的微生物加工过程，可以根据当地的实际情况，利用游览实习等方式让学生体验进来。同时，网上将提供关于游览的清单，为教师们提供组织建议和经验，使学生们能够最大化的获取知识，乐在其中。知识框架中的主题既非包罗万象，也不是按照特定年龄组进行分类处理。除了一些引导性的主题，大多数都是独立的，因此可以根据教师的偏好和学生的学习风格和目标，进行合适的选择与匹配。

还应强调的是，主题目的不是通过教授微生物学和培养微生物学专业人才来提升公众微生物学素养，确切地说，其目的是给社会提供一个关于微生物–改善日常生活、制定基于证据的决策、管理和关爱地球的知识宝库。

此外，社会公众必须认识到，微生物是我们的敌人这一观点既错误又危险。微生物就像人类一样：大多数与我们井水不犯河水，对我们没有影响或影响很小，很多是朋友，只是少数是敌人。我们之所以知道很多微生物作妖（治病、物质腐败退化等等）的案例，那是因为好事不出门恶事行千里，臭名容易昭著。因此，微生物总体上是我们的朋友而非敌人，它们不仅在生活中默默地帮助我们，还可以被用来解决重大问题（比如粮食增产），尤其是我们身体中50%的细胞都是微生物，我们早已水乳交融。

（注：提高社会公众微生物素养刻不容缓，其中微生物学扫盲的一个中心思想是，消除大家对微生物的恐惧，这一点将在学校课程中率先试行）

让我们撸起袖子干起来！

动物和植物不仅是生物圈的主要成员，也是人类社会不可分割一部分，驯化的物种为我们提供食物、纤维、舒适、快乐和幸福，丰富多样的野生物种让我们惊叹大自然的鬼斧神工，保护大型生物人人有责！因此，生物这门学科学，就起本质而言主要是动物和植物学。相比之下，微生物由于体积太小，一般不会出现在大家的视野以及屏幕上，除非它们制造了有新闻价值的混乱，比如艾滋病、埃博拉病毒与赤潮。在公众教育时，生物圈中微生物一直被忽视，近年来有关微生物及其对人类影响的研究取得一系列进展，大大地提高了大众对微生物的认知。尽管如此，微生物在本质上仍然是抽象，不如互联网那么容易理解，但它们的重要性远远大于互联网—在没有互联网之前，我们依然能够生存，但如果没有微生物，则万物皆空。因此，将这令人惊叹和微观的小小生物们从抽象转化可感知实体，并在我们人类心中占据一席之地，是至关重要的，可以想象视觉辅助系统将成为微生物扫盲和微生物艺术蓬勃发展的核心。当讨论到微生物时，我们的孩子能立即在脑海中浮想出画面，并想象出它们在做什么，这一切将有可能成为现实。除了可爱的泰迪熊和喜洋洋外，孩子们还可以有自己喜欢的还有喷气甲烷菌、狡猾沃尔巴和暴躁等片藻等等，玩具制造商们创造各种角色，并赋予不同的特点，在不久的将来，它们甚至可能成为电视卡通片的主角。

图1 微生物扫盲计划

本篇文章有三个目的，如图1所示，这是将微生物知识教育引入学校课程的路线图：

首先是揭示各种个人和社会决策时暴露出来的重要基础知识和技能的不足，并提出微生物学的案例，可通过在基础教育中整合相关的微生物学主题来实现。

其次是鼓励微生物学家、微生物学术团体和精通微生物的专业人士，参与和支持这一倡议，通过进一步开发框架、贡献想法和材料、录制视频和实验，以及寻找资金以提供必要的教学工具和材料。

最后也是最重要的一个，敦促微生物学家、微生物学术团体和精通微生物的专业人士与教育者、政界人士、商业领袖、相关政府和非政府机构等等多多联系并言传身教，说服并让他们意识到提高社会微生物学素养的必要性，并支持下一阶段的目标：项目实际实施。为了实现本目标，这篇文章我们尽力避免使用专业术语，便于大众传阅。

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