动物和微生物

　　一、自然生物圈

　　在自然界里,除植物和动物以外，还有一大类体形微小、构造简单、形态多样、种类繁多、“成员”庞杂、分布极广的小生物，它们统称为微生物。目前人类已发现的微生物种类仅是微生物世界中极小的一部分，它们是自然界物质循环、生态平衡以及生命活动中不可缺少的一员。土壤中的微生物将动、植物蛋白质分解、转化为含氮的无机化合物，供植物生长的需要，而植物又为人和动物利用。没有微生物,植物不能生长,人和动物也将无法生存。动物、植物、微生物的生命活动，使得自然界的物质循环得以反复进行，保证了千万年来大自然蓝天白云，鸟语花香，生机勃勃，和谐的自然景象。

　　二、人类对微生物的利用

　　自古以来，人类就懂得利用微生物。如利用微生物造酒。面包、馒头，酱油，酸奶，泡菜等，我们餐桌上，每天都有这些微生物发酵过的食品。少了微生物，我们的餐桌就会显得单调寂寞。

　　在农业生产上，古代人虽然不知道根瘤菌的固氮作用，但已经知道利用豆科植物轮作来提高土壤肥力。

　　这些事实说明，尽管人们还不知道微生物的存在，但是已经懂得利用微生物了。

　　随着对微生物研究的不断深入，微生物行业在我们的生活、健康、医药、环保、生产上发挥了越来越大的作用。

　　医药：抗生素、疫苗、维生素。

　　健康：健康食品、保健品。

　　环保：污水净化、垃圾处理。

　　生产：在农业方面，已应用微生物制造肥料、植物生长素及防治病虫害等。

　　三、 动物的消化系统和微生物

　　(一)动物的消化系统

　　动物出生后，其一生就和微生物紧密相联，无法分离。由于消化道是一个开放的系统，由于丰富的食物，所以就成了微生物聚集最多的地方。

　　我们首先简单地了解一下动物的消化系统。

　　1.消化系统的概念

　　消化系统是多细胞生物用来进食、消化食物、获取能量和营养、排泄剩余废物的一组器官。

　　2.动物的分类

　　3.动物的消化方式

　　1)物理消化

　　通过口腔牙齿的磨碎，来增加食物的表面积，通过消化道肌肉收缩蠕动，促使食物和消化液的混合。

　　2)化学消化

　　消化道内动物分泌的酶将食物由大分子变成小分子。

　　3)微生物消化

　　瘤胃和大肠微生物产生的酶分解、合成必需氨基酸、必需脂肪酸和B族维生素等营养物质及供宿主利用的大量微生物蛋白。

　　由于消化系统的不同，这三种消化方式在不同的动物中所起的作用有所不同。

　　4.肠道不仅是消化系统的组成部分，还是动物最大的免疫器官。

　　肠道作为动物消化系统的一部分，除具有消化、吸收、排泄功能外，还是动物最大的免疫器官。

　　动物的免疫器官很多，如胸腺、骨髓、扁桃体、脾脏等，但最大的免疫器官是肠。它集中了全体60%的淋巴球。

　　动物的脑、嘴、胃、肠、肝、肾等等，是动物经过几千万，几亿年的进化而成的。最初动物的构造很简单，就像水螅一样，嘴和肛门在一起，就一个肠子。吃完后消化的东西再从嘴里吐出来。后来慢慢分化，吃的和拉的分开，像蚯蚓一样。再往后，肠的上部的神经聚集起来成了头，为储存营养物质，一部分肠变成了肝脏，为了吸收氧气，一部分肠变成了肺，肠的前半部变成了胃等等，所以说肠是所有器官的母亲。一个下半身瘫痪的人，他的脚不会动，小便失禁，但他的肠不用大脑的指挥，照样在完成任务。所以有人说肠是第二大脑。它不用大脑指挥，可以自己做判断。其他的器官就没有这个能力。

　　(二)动物的肠内菌

　　1.肠内菌的形成过程

　　我们知道，健康的动物所生的后代，健康的家禽比如鸡所孵化出的小鸡等，包括人等刚出生的时候都应该是无菌的。当动物出生后，由于母乳，及和周围环境的接触，由此接触到了大量的微生物，首先是好氧菌(大肠杆菌、链球菌需氧和兼性厌氧有些是厌氧)进入，这些菌繁殖后，渐渐消耗掉肠内的氧气，然后是乳酸菌等厌氧菌开始定植并在肠道内形成优势菌群。

　　这些微生物就形成了肠内菌群，日本人把这叫做菌相，就像人的面相一样。由于所处的地方不同，个体差异，年龄等，每个人，动物个体的菌相和面相一样，都不尽相同。菌相不是不变的，而是不断变化的。

　　2.肠内菌的数量

　　科学家们研究发现，我们人体肠道内栖息着几百种的微生物。动物也一样。比如猪的粪便中细菌或细菌的残骸在30%以上。1克的猪粪中有108-10次方的细菌，也就是说(1克中有80亿的细菌)。如果猪的重量为110公斤的话，菌的重量大约为2公斤左右。这么庞大的军团，它们对动物的作用是无法忽视的。

　　3.肠内菌的分类

　　根据微生物对动物的利弊作用，我们把它分为有益菌，有害菌，中性菌。简单的说，对宿主有益的微生物，就是有益菌。对动物有害的微生物，比如一些传染病菌，就是有害菌。可能有益，也可能有害的微生物就是中性菌。

　　有益菌：乳酸菌、枯草杆菌等。

　　有害菌：沙门氏菌、霍乱弧菌、产气荚膜梭菌、病原性大肠杆菌、葡萄球菌、大肠杆菌等。

　　这些有益菌，有害菌及中性菌的平衡，就构成了动物重要的防御体系。在肠道环境中这些细菌相互依存。一旦菌群失调，就会引起腹泻等种种疾病。

　　四、 有益菌的作用

　　(一) 促进动物对营养物质的吸收和利用

　　消化道的微生物是有生命的东西，它也必须吸收营养，这些微生物在获取营养的同时，通过对日粮特别是蛋白质，碳水化合物，脂肪等的消化和代谢，合成有利于动物吸收和利用的养分，如必需氨基酸，挥发性脂肪酸，维生素等，促进动物的生长

　　另外，有益菌还会破坏饲料中的有害物质并阻止动物对其吸收。因此，有益菌的活动可以提高饲料利用率，提高饲料的营养水平，还可以补充饲料中营养成分的不足。

　　(二) 对非正常菌群的侵袭具有很强的屏蔽作用和拮抗作用

　　正常菌群中厌氧菌群活动、细菌素的产生、免疫作用以及物理屏障和生化环境等都会对非正常菌群的入侵起到拮抗作用，如嗜乳酸菌杆菌、乳酸链球菌和双歧杆菌等发酵糖类，产生乳酸和短链脂肪酸等，使肠道内的PH降低(低于6.0)，具有抗菌作用。可以抑制腐败菌、肠道病原菌，有利于防止消化道疾病。

　　(三) 肠内菌群失去平衡时，其细胞免疫和体液免疫功能降低

　　2011年若贝尔医学或生理学奖获得者告诉我们这样一个事实，就是没有免疫就没有生命。而无菌动物的体液免疫或细胞免疫均显著低于普通动物。这是因为没有正常菌群抗原的刺激，机体免疫系统无法正常发育和维持功能。

　　我们从下面三个例子来说明肠内微生物的防御作用。

　　1.无菌的鸡比一般的鸡容易感染疾病

　　从表中可以看出。无菌鸡和一般鸡投喂沙门氏杆菌时，无菌的鸡只要10个就可以致死，而普通的鸡则要100万倍才能致死。静脉注射和腹腔注射都没有什么区别。说明无菌的鸡容易感染疾病和肠内无菌这一状况有关。

　　2.给动物投喂抗生素后，动物容易感染疾病

　　日本名古屋大学生命农学教授奥村纯市的试验报告表明，给动物投喂抗生素后，动物容易感染由沙门氏杆菌、志贺氏菌、霍乱弧菌等引起的肠道疾病。这是因为，抗生素抑制了有益菌，使得整个菌群失衡，病原菌增加而感染疾病。

　　3.喂饲同种健康家禽的粪便，容易恢复健康

　　当用抗生素或者因为其他因素而导致肠内菌群平衡失调时，利用同种健康家禽的粪便的悬浮液去喂它的话，它就比较容易恢复健康，对疾病的抵抗力也增强。

　　人工孵化的小鸡，因为不是母鸡孵化的，所以小鸡和母鸡的菌群无法直接接触。虽然通过蛋壳上粘着的鸡粪，也接触了一些母鸡粪的菌落，但和母鸡粪直接接触相比，微生物的数量太少，而且鸡蛋上的鸡粪和蛋壳粘结的很紧，小鸡很难啄食。所以它的菌相是有缺陷的，容易受到病菌的感染。所以人工孵化的小鸡，比母鸡孵化的小鸡的抵抗力差。我们把健康的母鸡肠内的东西喂给小鸡后，它的肠内菌的平衡就可以很快地建立起来。

　　我们为什么强调要用母乳喂小孩，也是这个道理。因为健康的母乳中除了含有抗体以外，还可以使婴儿很快地建立其和母亲相似的肠道菌群。从而提高了婴儿的免疫力。

　　很多人到一个新的地方生活，一开始会感到饮食不习惯，然后是肠胃不舒服。这就是通常我们所说的水土不服。水土不服的本质就是肠道菌群失调。

　　在实际生产中，早期仔猪断奶，由于日粮突然变化，经常出现消化不良，腹泻，生长缓慢等早期仔猪断奶综合症。引起这种疾病的主要原因是消化道正常菌群平衡的破坏。

　　从以上我们可以看出，动物的健康与否，由肠内菌丛的有益菌的占有率所左右。通过改善肠内菌丛的平衡，能够保证动物的健康。

　　五、微生物和抗生素

　　在传染病学中，感染指病原微生物侵入动物体并在体内生长、繁殖，对动物体引发一系列的病理过程。这种有害菌我们就叫病原微生物。还有一种情况，就是我们身体内本身就存在着有害菌，当发生各种应激时，人体的免疫力降低，肠道的菌群平衡失调，有害菌大量的繁衍，动物就会生病。

　　传统的做法就是使用抗生素治疗。应该说，这种做法有它的合理性，但也存在很多的问题。

　　首先是抗生素破坏了正常的微生物生态平衡，摧毁了动物体内所拥有的正常微生物屏障，那些原来被菌群屏障所抑制的内源性病原菌和外源性病原菌因对抗生素耐受力更强，此时有益菌更弱。这种情况如果持续，则会使病程绵延，难以治愈。有报道表明，先给小鼠服用链霉素扰乱其肠道正常菌群，再口服感染沙门氏菌，实验小鼠只需10个沙门氏菌就可腹泻，而未经链霉素处理的对照组则至少需要100万个沙门氏菌才能出现腹泻症状。

　　抗生素带来了耐药性和耐药菌株的增加。统计表明，各国各地区致病菌出现的频率与抗生素呈现正相关，一般来说，抗生素使用愈广、种类愈多，发生菌群失调和感染的频率愈高，而耐药性愈强的菌愈会占优势。

　　抗生素破坏正常菌群生态平衡后，动物的粘膜免疫遭到破坏，导致机体免疫机能降低。免疫机能降低程度与抗生素抗菌谱、药物剂量及用药时间有关。抗菌谱越广，用药剂量越大，给药时间越长，机体免疫机能降低程度越明显。

　　动物产品残留抗生素的量一般极低，对机体的直接毒性也很小，但长期食用后，可在体内蓄积，给人体健康带来危害。经常食用含有抗生素的“有抗食品”，即使是微量的，也可能使人出现荨麻疹或过敏性症状及其它不良反应;长期食用“有抗食品”，消费者体内有害菌的耐药性也会在不知不觉中增强，等于在人体内埋下一颗“隐形炸弹”。将来一旦患病，很可能就无药可治。

　　大量使用抗生素还导致动物维生素K与维生素B等的缺乏。

　　此外，在动物中，有一半的疾病是由病毒引起的。而抗生素对病毒性疾病是不起作用的。

　　六、益生菌饲料添加剂

　　(一)益生菌饲料添加剂

　　人类自从了解到肠内有益菌群对疾病有抵抗作用后，就开始了益生菌饲料添加剂的开发和利用。那么，什么叫做益生菌呢?

　　1.益生菌饲料添加剂

　　改善肠道内的微生物的平衡，对动物宿主发挥有益作用的添加活菌的饲料添加剂。

　　这里所说的肠内微生物菌群的平衡，是指动物本来存在的应有的平衡，而不是指外来增加的东西。益生菌添加剂就是让已经失去平衡的原有的菌群再恢复原有的平衡，恢复到自然的状态、对动物宿主发挥有益的作用、改善消化吸收功能，抑制有害菌、保护动物的健康发育、从而改善动物的生产性能。

　　2.益生菌和有益菌的异同点

　　相同：都对宿主有利，即都是有益的微生物。

　　不同：有益菌是自然地存在于机体内的，益生菌是人为生产的。

　　(二)益生菌饲料添加剂的发展和现状

　　日本从上世纪60年代，就开始使用益生菌，欧美在70年代也开始使用益生菌。随着抗生素被不断地禁用，益生菌的研究发展的很快。这些益生菌主要用于调理肠道功能、预防腹泻、提高人和动物的健康水平。

　　我国对益生菌的研究开始于80年代，从2000开始得到应用。取得了很好的成绩。今天，关注食品安全，追求绿色的畜产品，改变依靠药物生产的观念，已经成为业内的广泛共识。益生菌饲料添加剂的应用前景将更为广阔。