微生物学是研究微生物的科学，微生物是一类通常微小简单的生命形式，包括细菌、古菌、藻类、真菌、原生动物和病毒。该学科关注这些生物的结构、功能和分类，以及如何利用和控制它们的活动。
17世纪发现肉眼不可见的生物形式是科学史上的重要里程碑，因为从13世纪起就有人推测"不可见"的实体负责物质腐烂和疾病传播。"微生物"一词在19世纪最后四分之一时期被创造出来，用于描述这些被认为相互关联的生物体。随着微生物学最终发展成为一门专业科学，人们发现微生物是一个极其多样化的庞大生物群体。
日常生活与微生物密不可分。除了遍布人体内外表面外，微生物还大量存在于土壤、海洋和空气中。尽管通常不为人注意，但这些丰富的微生物提供了其存在的充分证据——有时是不利的，如导致材料腐烂或传播疾病；有时是有利的，如将糖发酵成葡萄酒和啤酒、使面包发酵、为奶酪调味，以及生产抗生素和胰岛素等有价值的产品。微生物对地球生态具有不可估量的价值，它们分解动植物残骸，将其转化为可在其他生物中循环利用的简单物质。
历史背景
微生物学本质上始于显微镜的发展。虽然在他之前也有人看到过微生物，但第一位提供适当观察记录的是荷兰布商安东尼·范·列文虎克，他的业余爱好是磨制透镜和制作显微镜。他的描述和绘图包括来自动物肠道的原生动物和从牙齿刮取的细菌。他的记录非常出色，因为他制作了质量卓越的放大透镜。列文虎克在17世纪60年代中期通过一系列信件向英国皇家学会传达了他的发现。尽管他的观察引起了很大兴趣，但没有人认真尝试重复或扩展这些发现。列文虎克所称的"小动物"对当时科学家来说只是自然界的奇物，对微生物研究的热情增长缓慢。直到后来，在18世纪重新掀起关于生命能否从非生命物质中产生的长期争论时，微生物在自然界中的意义以及对人类健康和福祉的影响才变得明显。
自然发生论与生物生成论
早期希腊人相信生物可以从非生命物质中产生（无生源说），女神盖亚可以从石头创造生命。亚里士多德摒弃了这一观念，但他仍然认为动物可以自发地从不同生物或土壤中产生。他对这一自发产生概念的影响一直持续到17世纪，但在该世纪末期，一系列观察、实验和论点开始最终驳斥了这一想法。这一理解的进步是艰难取得的，涉及一系列事件，个性力量和个人意志常常掩盖了事实。
尽管意大利医生弗朗切斯科·雷迪在1668年证明高等生命形式不能自发产生，但该概念的支持者声称微生物是不同的，确实以这种方式产生。约翰·尼达姆和拉扎罗·斯帕兰扎尼等著名人物在18世纪中期的这一辩论中是对手。在19世纪上半叶，弗朗茨·舒尔茨和西奥多·施旺是试图反驳无生源说理论的主要人物，直到路易·巴斯德最终在1864年宣布了他的决定性实验结果。在一系列精湛的实验中，巴斯德证明只有预先存在的微生物才能产生其他微生物（生物发生说）。现代和准确的细菌形态知识可归功于德国植物学家费迪南德·科恩，他的主要成果发表于1853年至1892年间。科恩于1872年发表并于1875年扩展的细菌分类法此后主导了对这些生物的研究。
微生物与疾病
意大利学者吉罗拉莫·弗拉卡斯托罗早在16世纪中期就提出了传染是一种从一物传递到另一物的感染的观点。直到19世纪后期，科学家们（尤其是巴斯德）的工作确定了细菌在发酵和疾病中的作用，才对确切传递内容进行了描述。德国医生罗伯特·科赫定义了证明特定生物引起特定疾病的程序（科赫法则）。
微生物学的基础在1880年至1900年期间得到牢固确立。巴斯德、科赫和其他人的学生迅速发现了一大批能引起特定疾病（病原体）的细菌。他们还详述了一套广泛的技巧和实验室程序，以揭示微生物的普遍性、多样性和能力。
20世纪的进展
所有这些发展都发生在欧洲。直到20世纪初，微生物学才在美国确立。当时在美国工作的许多微生物学家曾在科赫门下学习或在巴黎巴斯德研究所学习。微生物学一旦在美国确立，就蓬勃发展，特别是在生物化学和遗传学等相关学科方面。1923年，美国细菌学家大卫·亨德里克斯·伯吉建立了该科学的主要参考，其更新版本至今仍在使用。
自20世纪40年代以来，微生物学经历了一个极其富有成效的时期，在此期间，许多致病微生物已被识别，控制它们的方法也已开发。微生物在工业中也得到了有效利用；它们的活动已被引导到有价值的产物现在既至关重要又普遍的程度。
微生物的研究也推进了对所有生物的知识。微生物易于操作，因此为研究生命复杂过程提供了简单工具；因此，它们已成为分子水平遗传学和新陈代谢研究的有力工具。对微生物功能的这种深入探索已产生了许多且往往出乎意料的成果。例如，了解病原体的基本代谢和营养需求通常会导致控制疾病或感染的方法。
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