为什么会有土壤中99%的微生物不可培养？

非诚勿扰孟非

为什么会有土壤中99%的微生物不可培养？
原文地址：https://www.zhihu.com/question/268460299

大力水手

为什么大部分无法培养，其实原因很简单，我们不知道它们生长需要的条件，或者说无法提供它们生长所需要的条件。这个条件可能是环境条件，也有可能是微生物之间的一些共存关系等等。
不过其实这1%还是有很大争论的。比如说，这1%到底指的是什么，1%的总数？1%的种类数？基于平板培养得到的数目？或者其他？另外，到底是不是1%，还是10%或者更高（有研究认为可能大多数都还是可以培养的）？通常，我们在写或者说的时候会强调1%以示重要性，但主流可能还是认为这个值过低了，可能应该是10%或者更高。
去年isme上有过新一轮的讨论，有兴趣可以去关注一下。

卡卡

大多数微生物不能被培养的原因：
（1）部分微生物生长缓慢,尚没有敏感检测技术

• 自然环境中许多微生物都聚集生长,适合实验室培养条件下生长的微生物快速繁殖,大量摄取了培养基中有限的营养成分,从而使生长缓慢的微生物得不到充足的营养使生长受到抑制；
  
• 某些微生物即使能够在低浓度营养条件下生长,但在特定的培养条件下不能长成肉眼可见的菌落；
  
• 还有一类生存在寡营养环境下的微生物在平板培养基中不形成菌落,而是在表面扩散生长,仅形成几个细胞组成的小型集合；
  
• 衡量微生物生长状况的常规方法比如比浊法和计数法等都不能检测到这些微生物,表观上被认为“不可培养”；
  
• 由于缺乏清晰直接的形态学特征也很难在一个复杂的微生物群体中鉴定出需要的目的细胞。
  

（2）培养基中的营养成分相对比较丰富

• 自然界中可以利用高浓度营养物质的微生物很少,大彩数微生物处于“贫营养“生长状态
  
• 实验室中通常将需要贫营养的微生物置于丰富的营养环境中,微生物早期会快速生长,但同时产生大量的,微生物自身难以调节的过氧化物,超氧化物或羟基自由基等“毒性氧物质”,该类物质快速,过量的积累会破坏微生物细胞的内膜结构,由此产生一些应激机制如SOS来修复微生物,未及时修复的微生物将会死亡或表现为不可培养。
  

（3）忽视了环境中微生物之间的相互作用口（自然环境中微生物之间的相互关系非常复杂）

• 共生：是至少有一个群体为另一个群体提供其必需的生长因子从而使微生物群休获利
  

当它们之间的距离靠近时——可以生长

当微生物之间距离较远或不存在时——微生物不可培养

• 群体感应     它是微生物间通过感应一种信号分子来判断群体密度和环境的变化,启动相应的基因作出协调统一的应答,从而调节群体的生长
  
• 其他类型的关系     在实验室培养条件下,单纯地将待培养的微生物与其他相关的微生物群体分物种之间的信息交流被阻断,微生物因缺乏必需的生长因子和信号分子而无法生长，表现为不可培养。
  

（4）缺乏足够的认识,在实验室条件下无法实现原位培养

• 生存环境和自然条件相当复杂(如:微生物的多样性,自然环境中的化学因素,环境中生物与非生物因素之间的相互作用以及微生物水平上的全球生态系统的平衡等)
  
• 自然界中大部分微生物以群体的形式生长来交换中间代谢产物和信号分子
  

同花顺

Cell旗下的期刊Trends in Biotechonoly 2012 年发表了这个问题的综述，你自己去看吧。
Cultivation of unculturable soil bacteria

清风寡欲

谢邀。
可我的读研时的研究方向是植物病毒啊。
这个问题挺好玩的，奈何迄今为止（18.3.6）只有一个靠谱的回答，趁着吃麻辣烫的时间，我也回答一下，仅供抛砖引玉。
我们知道自然环境中大多数微生物是生存在营养物质极度匮乏的条件的，比如土壤和深海海底中的微生物就长期处于中低营养甚至是“贫营养”状态。而我们实验室里常用的培养基，添加有大量的营养元素，这样一来微生物们就表示水土不服了，因为高营养而抑制甚至停止生长。

某些微生物在生长过程中会产生过氧化物、超氧化物或羟基自由基等毒性物质，该类物质快速过量的积累会破坏微生物细胞的内膜结构，由此产生一些如SOS等应激机制来修复微生物，结果使适应能力较差或未及时修复的微生物受到毒害抑制而处于休眠状态，乃至死亡。
自然条件下很多微生物都有共生关系，在人为培养下可能会缺乏生长所需的促进因子会，导致互作生物不能正常生长，从而难以培养状态。
有时候我们不能模拟某些极端环境，如火山喷发口、深海热液喷口这类地方，这些地方的微生物培养就比较困难。
吃完了，走咯

卡卡

谢邀，目前确实不可培养微生物非常多。
对于不可培养的原因, 目前认为有以下可能:(1) 土壤中的微生物大部分处于 “寡 营养”状态,其生长环境与普通培养基相差较大而不能适应。(2)土壤中细菌间关系 密切,互相依赖,而实验室中不能提供这样的条件。(3)人工培养基中优势细菌抑制 其他细菌的生长。（2014  龚学珍）
所以，培养的时候一般会选择原位培养，不过由于许多微生物代时过长，原位培养也非常费时费力。同时，很多深渊、深海、冰川，原位培养非常困难，同样导致微生物的培养存在很大问题



蛟龙号深渊原位培养装置



深海沉积物原位培养
同时，深海的压强注定了微生物培养后检测的困难。