专为7-14岁中小学生量身定制，中国科学院科学传播局专家审读，力求知识精准；
    以微小生物的视角和生物学家的研究工作切入，带孩子认知生命、亲近自然、探索自然；
    发现围绕在我们身边且看不见的微生物秘密，看小小的微生物如何爆发大大的潜能；
    彩色印刷，搭配精美插图，带领孩子走进丰富多彩的微生物世界；专职录音人员录制音频，扫码听音频，轻松解决家长陪伴问题。

    本书介绍了依靠显微镜才能看到“真面目”的微生物究竟是怎样和人类生活产生交集的，分别从“微生物的奇妙世界”“微生物与环境”“微生物与人类健康”“打破微生物功能边界”“微生物与人类的未来”这五个方面进行了趣味科普。关于微生物的科学知识繁多而复杂，但本书作者擅长用生动的语言和事例，帮助青少年读者了解微生物奇妙的世界。

    微生物，大世界，多种类，广用途，和我们的生活息息相关，而我们目前所触及的也只是微生物王国的冰山一角，这些青年科技工作者和科普爱好者带给我们的是见微知著的神奇与积微致著的力量！
    ——中国科学院青岛生物能源与过程研究所微生物制造工程中心主任，吕雪峰研究员
    基于富有创意和最前沿的科研工作，《穿越微生物王国》带领我们探索广袤而精巧的微生物王国，身临其境般地体验科技工作者的视角与思维，欣赏与感叹“生命暗物质”的神奇。作为一名微生物学工作者，我隆重推荐此书。
    ——中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞中心主任，徐健研究员

    李辉，本科毕业于西北农林科技大学生物工程专业，硕士毕业于中国科学院青岛生物能源与过程研究所，研究方向为工业生物技术和微生物代谢工程。学术兴趣广泛，热衷于对新技术和微生物妙用进行科普化的解读。

第一章  赋能准备：中心法则与RNA世界学说
  神奇的“中心法则”
  “RNA世界学说”中的主角
  无人工厂：核糖体
  升级“制造工厂”
第二章  一探究竟：微生物的“弹药库”
  细菌免疫系统和病毒的“军备竞赛”
  “理想微生物”诞生记
  微生物世界的“硬核玩家”
第三章  潜能爆发：环保“小能手”
  微生物与全球变暖
  微生物与能源利用
  微生物与荒漠化治理
  微生物与塑料垃圾
第四章  休戚与共：微生物与人类健康
  致病微生物与人类的战争
  精准治疗癌症的新思路
  微生物世界的寻宝游戏
  肠道微生物：健康守护者
第五章  奇思妙想：打破物种边界
  微生物与植物种植：奇妙的共生友谊
  微生物与护肤品：你的美丽，我来守护
  微生物与半导体材料：创造超级微生物
  微生物与蜘蛛丝：意想不到的跨界合作
  微生物与角鲨烯：拯救海洋动物“大作战”
  微生物与青蒿素：一场完美的碰撞
第六章  炫酷运用：微生物与人类的未来
  移民火星计划
  未来建筑材料
  基因工程与合成生物学
后记
著者附录

    飞禽走兽、草木茂林组成的动植物世界是大自然能被我们直接看到的一面，除了它们，大自然中还有一类生物，我们用肉眼很难直接看到它们，但它们的世界丰富多彩。
    它们很小，1角钱硬币的直径都比它们的直径大几十倍到几万倍。因此，大多数时候我们必须借助显微镜才能窥得它们的“真容”。比个头，它们比不过动植物，但比体积的话，它们其实是不输动植物的。碳元素是生物体中含量很大也很重要的一种元素，而它们这个群体所含有的碳元素的总和基本和地球上所有植物所含有的碳元素之和差不多。
    它们几乎无处不在，有动植物的地方就有它们的足迹，没有动植物的地方，嘿，那也有它们的身影，它们是不是神通广大呢？比如．温度超过100℃C的海底火山口附近、低至-12℃的冰湖里，盐度高于20%的盐湖里，甚至压力超过大气压1000倍的深海和地下，等等，这些地方都有它们的足迹。
    它们长得可快了，相比于动植物按月和年计算的生长周期，它们最快在十几分钟内就可以完成一个生长周期，这样的生长速度导致的一个结果是，它们的数量非常庞大，有科学家曾经估计它们的总数能达到2．5×10 30个，这简直是一个天文数字啊！它们的种类也有很多，且形状多样，包括但不限于球形、椭圆形、棒状、螺旋状、丝状等。
    你是不是很想知道它们到底是“何方神圣”呢？别着急，我们慢慢说。科学家给这一类生物起的名字叫微生物——微小的生物。往细了分，它们还可以被分成原生动物、单细胞藻类、具有细胞核的真菌、不具有细胞核的细菌、病毒，等等。
    微生物在自然界中的分量很重，和人类的关系也很紧密。比如真菌中的青霉菌，由它所产生的青霉素是一种很重要的抗生素，曾在人类历史上帮助人类抵抗疾病，挽救了无数人的生命。人们喝的酒，其主要的成分就是由酵母菌发酵而产生的乙醇和其他风味物质。我们经常喝的酸奶，日常食用的酱油、醋，以及一些液体燃料的生产都离不开微生物的参与。
    第一章的主题是“中心法则”与“RNA世界学说”。“中心法则”讲的是遗传信息的传递过程，深刻地理解“中心法则”是理解后续章节的基础。在这一章节，我们将带你去了解，作为遗传信息载体的DNA是如何一步步将遗传信息传递下去，并转化成能够赋予微生物各种功能的蛋白质的。
    第二章的主题是微生物的“弹药库”。古语有云“工欲善其事，必先利其器”，我们想要改造微生物，首先得拥有好的改造工具。在这个章节，我们将带你了解科学家是如何改造微生物的。
    第三章的主题是环保“小能手”。在地球的早期，光合微生物的出现改变了地球的大气环境，孕育了更加高等的生物，时至今日，在改造环境方面，它们依然有着巨大的潜力。这一章节将会展现微生物在解决人类当前面临的各种环境问题中所具有的可能性，同时也会介绍微生物是如何适应各种极端环境的。
    第四章的主题是微生物与人类健康。微生物与人类健康的关系可能是人类最为关注的一个话题，因为人类与微生物的关系会直接影响人类自身的安危。在这一章节里，你将了解那些寄生于我们身体的微生物是如何与我们休戚与共的，还会了解，当我们能够与微生物和谐相处时，庞大的微生物世界将是一个巨大的“宝库”，科学家能从中找到很多治疗疾病的方案。但是，当我们与有些微生物相处得不好时，它们也能化身为“死神”，无情地夺走我们的生命。
    第五章的主题是打破物种边界。微生物种类众多，它们拥有不同的特性、不同的功能，随着我们对微生物世界持续地探索，以及对微生物改造能力的提升，微生物的功能边界会不断地被拓宽。另外，就功能而言，微生物和其他物种的边界也会逐渐模糊。在这一章节里，你将会了解科学家在打破物种边界方面的尝试。这些尝试包括让微生物拥有类似于动物、植物和昆虫的某些能力，是不是很有趣呢？
    第六章的主题是微生物与人类的未来。现在看来，改造微生物，赋予它们各种各样好玩、新奇的能力是一个很重要、很热门，也很前沿的研究领域。在这一章节里，你将会了解一些跟微生物相关的比较炫酷的技术和应用，这些可能是你从来没有听说过的，甚至，你连想都不敢想呢。
    了解了这些，你会不会发现，其实，微生物还是人类的好朋友呢。在这本书中，我们将从这6个方面带你“穿越微生物王国”，全面地认识微生物。
    微生物的世界非常广阔，目前人类所触及的只是冰山一角。牛顿曾说：“如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在巨人的肩膀上。”本书的作者来自中国科学院青岛生物能源与过程研究所、中国科学院深圳先进技术研究院合成生物学研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国科学院烟台海岸带研究所、北京大学、上海交通大学、西北农林科技大学、北京蓝晶微生物科技有限公司，书中每篇文章的研究主题大部分是作者所从事或所熟知的领域。
    我们希望这本书能让你对这精彩纷呈的微生物世界有更多的了解。虽然我们不是“巨人”，但也希望我们的文字能够让你在未来想象微生物时有一个比较高的起点，也真诚地希望我们和你在未来探索微生物世界的路上能再次相遇！
    牵辉
    中国科学院青岛生物能源与过程研究所
    2020年5月30目

    予取予求，百利而无一害是人类在利用微生物力量时的美好愿望，但当我们真正尝试着借助它们的力量解决人类所面临的问题时，更多的是福祸相依的例子。最后，向你们分享微生物在帮人类解决问题的同时，也带来一些威胁的一个故事，希望你们在想象如何驾驭微生物的同时，也要考虑如何防止微生物的力量对人类反噬。
    根据世界卫生组织的估计，全世界有50多亿人在遭遇中等或者严重疼痛时会面临或多或少的止疼药缺乏问题。阿片类药物是一种来源于罂粟(植物)能用于镇痛和止咳的药物，为了满足正当的医疗和科研需求，全世界每年有将近lO万公顷的土地被用来种植罂粟，这些罂粟可生产出800多吨阿片类药物。
    种植罂粟生产阿片类药物所面临的问题，和其他用植物来生产的药物所面临的问题是一样的，药品供应量的多少需要看天的“脸色”，具有很强的不确定性。为了解决这种不确定性，就像解决青蒿素的供应困境一样，科学家同样把注意力放到了酿酒酵母身上。
    科学家对酵母菌寄予的厚望是以5克／升的产率来产阿片类药物，达到这个水平的酵母菌，大约5毫升的酵母菌在生长几天后所产生的药物就够治疗患者一次疼痛的量了，但用罂粟产生同样量的药物的话，则需要种植面积O．2平方米且生长期1年的罂粟。如果能达到这个期望，那么利用微生物产阿片类药物和利用植物产阿片类药物在经济性上就可以竞争了。 2015年，来自斯坦福大学的一位年轻的科学家克里斯蒂娜教授带领团队花了10年时间，精心挑选了20多个来源于植物、哺乳动物、细菌以及酵母菌本身的基因，将它们转移到酵母菌体内，最终在酵母菌体内重构出阿片类药物的合成途径，这个经过改造的酵母菌可以直接将吃进去的糖转化成阿片类化合物，尽管产率跟科学家设定的目标还有不小的距离，但突破了从无到有的重要一步，未来达到科学家期望的水平是值得期待的。 这是一个很好的故事，一个来自顶尖大学的年轻人经过艰苦卓绝的努力最终利用微生物的力量给遭受疼痛困扰的人带来希望，杰出的工作被同行广泛认可和传播，带来了良好的学术声誉，她本人也借此人选业界最权威的杂志之一《自然》所评选的年度十大人物。 不过，光芒的另一面还有阴影。虽然阿片类药物对患者有镇痛和止咳的作用，但长期过量使用会导致高度的心理依赖和生理依赖，并且会对身体造成一系列的负面影响，严重时还会造成死亡。 根据世界卫生组织2014年的数据，全球每年约有6．9万人死于阿片类药物过量使用，阿片类药物成瘾的有1500多万人。美国是其中的重灾区，美国疾控中心的数据显示，仅在2017年，就有超过7万人死于药物的过度使用，其中68％跟过度使用阿片类药物有关，且此数据还在持续上升 在药物供应不足的情况下，有些国家药物滥用的后果已经很严重了，我们不妨想象一下，如果未来在技术上能够利用微生物大批量且稳定地提供阿片类药物，那么当前药物滥用的情况会不会更严峻，又会不会有更多人因此而失去生命呢？ 微生物对人类社会有利有弊，那么在面对它们时，什么样的态度是正确的态度呢？要回答这个问题，首先需要明确无论是用酵母菌生产阿片类药物还是其他具有两面性的生物技术都是客观的存在，微生物本身没有思想，不会想着去救人，也不会想着伤害人类，它们会对人类产生什么样的后果，最终还是取决于由什么样的人来驾驭它们的力量，人类这个过程中起到的关键作用不应该被忽视。 我们对待微生物，正确的态度是扬长避短，让它们对人类有潜力的一面尽可能地发挥，如果它们的威胁是我们不能承受之重，那么就尽全力控制这种威胁出现的可能性，当人类开始控制自己所拥有的能力时，可做的空I司也很大。 对于阿片类化合物这样对人类有两面性的化合物而言，政府严格的控制公众对这类化合物接触的渠道，积极的宣传这类化合物可能对人造成的伤害，在法律层面上明确应用于非医学用途的惩罚措施都是能够规避它们所带来负面效应的具体举措。 希望你们在看完本书后，记住这样一个道理：“探索微生物的世界，利用微生物的力量对于人类而言很重要，但其实控制人类不滥用微生物的力量也同样重要！” 最后，感谢中国科学院科学传播局，以及广东人民出版社能够提供这样一个组织并编写一本科普书籍的机会，感谢参与撰写本书的所有作者，我的经历和视野因为遇见你们而更加丰富和宽广。感谢“科学大院”在图库方面提供的支持，特别感谢张文韬为全书所有文章所提供的修改建议，也感谢我的导师吕雪峰研究员对于科普工作的重视以及在本书形成过程中所提供的支持。