微生物进入多组学时代，在众多领域潜力巨大。微生物是一群形体微小、肉眼看不见的生物，主要分为真菌、放线菌、细菌、螺旋体、立克次体、衣原体、支原体和病毒，微生物学的发展简史可以概括为四个阶段：1）形态学阶段（17 世纪-19 世纪）：17 世纪列文虎克发现了微生物，但发展基本停留在形态描述和分门别类阶段。2）生理生化阶段（19 世纪 60 年代-20 世纪 30 年代）：巴斯德和科赫将微生物学的研究推进到生理学阶段；电子显微镜和同位素示踪原子的应用，推动了微生物向生化阶段发展，促进了微生物在医学、发酵工业和农业的发展。3）分子生物学阶段（20 世纪 40 年代-20 世纪 90 年代）：随着原核微生物 DNA 重组技术的出现，人们利用微生物产出了胰岛素、干扰素等药物。4）多组学研究阶段（20 世纪 90 年代后期-至今）：20 世纪 90 年代后期开始了微生物组学的研究，全球各国紧鼓密锣开展微生物组结构与功能研究，成果显著。可以预见，21 世纪微生物组学研究可能带来革命性的影响。
微生物在医药、农业、能源、环境保护和畜牧业领域都发挥着重要作用，其中最突出的贡献还是在医药领域。医药：可以说微生物发现史就是一部人类与疾病的抗争史。从 19 世纪后期微生物在蚕病及狂犬病疫苗等方面发展以来，由病原微生物改造制成的预防疾病的疫苗对人类贡献巨大；1929 年，青霉素被发现，帮助人们战胜了结核、疟疾、霍乱、破伤风、白喉、鼠疫等一系列传染病；至今微生物及其代谢产物的研究为人们产出了胰岛素、干扰素等贵重药物，并成为发现新药物的源泉，现已发现多种抗肿瘤药物及免疫调节药物，促进疾病防治水平的不断提高。农业：微生物在提高土壤肥力、促进粮食增产、防治粮食作物的病虫害、防止粮食霉腐变质等方面，都不可或缺。能源：微生物技术在新能源开发领域中有广阔的应用潜力，对能源的可持续发展有重要意义。环境保护：利用微生物来净化生活污水和有毒工业污水并监察环境的污染度，效果显著。畜牧业：微生物发酵饲料及宠物益生菌对促进动物生长发育，提高免疫力、防病治病，改善饲料适口性和转化率等方面具有明显的作用。
人体微生态相当于人体的“第二个基因组”，包含重要的遗传信息。人体存在数目庞大且结构复杂的微生物群落，定殖于胃肠道、口腔、皮肤、泌尿生殖道、呼吸道等，它们所编码的基因高达 1000 万种，数量可达人体自身基因数量 150 倍。
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