研究悉生生物 （gnotobiotes）是由悉生生物造成的悉生態（gnoto-biosis）的生物學分支學科。凡在某一生物體中沒有任何可檢出的其他生物，或者除少數棲息其中的已知生物外，不能再檢出其他生物的，稱為悉生生物。前者即所謂無菌生物，如培養的無菌藻類、在無菌條件下培育的不帶細菌或任何其他生物的小鼠等。如果將細菌如大腸桿菌，或其他生物如痢疾變形蟲，引入上述的無菌小鼠體內，使小鼠和體內的大腸桿菌或痢疾變形蟲共同生活，此時小鼠和大腸桿菌或和痢疾變形蟲之間的關係，無論是互利的或有害的，均形成一種悉生態，而小鼠、大腸桿菌和痢疾變形蟲也均屬悉生生物，即除這三種生物外，再無可檢出的其他生物參加這一悉生態。
基本介紹
- 中文名：悉生生物學
- 外文名：gnotobiotes
- 研究：研究悉生生物等
- 條件：無菌條件下培育
示例,發展,生物學簡史,研究內容,學科套用,未來展望,
示例
高等動物體內，包括人體內，總棲息一些細菌和其他微生物。這些微生物群和寄主的關係以及它們彼此的關係十分錯綜複雜。用這樣的動物做生物學研究，例如，研究動物的消化機能，或研究某一種細菌或寄生蟲對動物的影響等,不能排除存在於動物體內微生物群的干擾,因而所得結論只能是有條件的。
只有使用悉生動物實驗，才能得到準確結論。例如，枯草桿菌（B.subtilis）對普通的雞無致病性，但對無菌的雞則能引起心臟損傷，甚至死亡；痢疾變形蟲能引起普通豚鼠阿米巴痢疾，但對無菌豚鼠卻無致病性；將痢疾變形蟲和枯草桿菌或產氣莢膜桿菌 （Clostridium perfringens）同時輸給無菌豚鼠，就可引起豚鼠發病。
由此可見，痢疾變形蟲對豚鼠本無致病性,只有在某些其他微生物作用下才有致病性。動物體內的共棲生物對動物的代謝、生長發育起什麼作用？寄主和它們如何維持平衡以達到共存的關係？這些都是需要利用悉生生物學的手段育成無菌動物，再利用無菌動物製造悉生態來進行研究的。
發展
1899年M.肖特利烏斯培育了無菌雞，但僅活了17天，失敗的原因是飼料營養不足。
1912年，M.科恩迪經一再改進飼料，終於培養成功無菌雞。
60年代獲得無菌豬、羊和牛。1971年培育成功無菌馬。
悉生動物的發展
隨著科學的發展，向實驗動物提出了更高的要求，就是如何消除實驗動物自身疾病對實驗結果的干擾，實驗證明：除了剖腹產所獲得的仔畜，飼養在嚴格的無菌隔離屏障內，沒有另外的辦法可以消除實驗動物本身所帶的傳染性疾患，從而使無菌隔離技術的套用，從研究微生物與宿主之間的相互依存關係。推廣到高質量實驗動物的生產。
無菌操作
無菌操作悉生動物大規模地生產和廣泛套用於醫學研究的各個領域，取得了普通動物實驗所無法發現的豐碩成果，這就豐富了無菌動物的研究內容。已把無菌動物、單菌動物、雙菌動物、多菌動物和特殊病原體動物總稱為悉生動物。近二十年來是無菌動物研究的飛躍發展階段，形成了跨越生物學、醫學、獸醫學的新興學科——悉生生物學（Gnotobiology），它是以無菌隔離技術提供的各種動物為實驗對象，研究實驗動物本身以及各種動物特別是動物與微生物之間相互依存和制約關係。
悉動物的發展歷史與無菌動物發展一樣，是隨著無菌動物的發展而發展的。
悉生動物學的發展，大大促進了生物醫學研究的發展。國際悉生生物學討論會已召開過七次，1981年6月29日至7月3日，在日本東京召開了第七次國際悉生生物學討論會，中國第一次派出了由中國醫學科學院組成的代表團出席了會議。標誌著我國悉生生物學的興起和發展。
生物學簡史
1885年，法國微生物學家L.巴斯德提出動物的生存離不開腸道細菌的存在。這一意見在生物學
界引起了爭論。
1895年，柏林大學的G.H.F.納托爾和H.蒂爾費爾特把剖腹生豚鼠放在無菌的玻璃罩內飼養，餵滅菌牛奶，第八天處死豚鼠後檢查，腸道內不存在細菌。無菌豚鼠是可以生存的，但必須餵以純動物來源的飼料。
1899年M.肖特利烏斯培育了無菌雞，但僅活了17天，失敗的原因是飼料營養不足。
1912年，M.科恩迪經一再改進飼料，終於培養成功無菌雞。
1932年G.格利姆斯泰特培養無菌豚鼠獲得成功，隨著無菌操作和飼養技術的日趨完善，20世紀40年代，前後培育成功無菌的猴、大鼠、家兔、小鼠和狗。
60年代獲得無菌豬、羊和牛。1971年培育成功無菌馬。
研究內容
無菌脊椎動物的培育
飼養無菌動物的環境必須是絕對沒有微生物以及其他可能感染動物的生物。根據這個要求，
無菌技術
無菌技術美國J.A.賴尼瑟在1943年用金屬材料製成能耐受高壓蒸氣滅菌的隔離器，隔離器上有玻璃觀察窗和操作橡皮手套，他用這種隔離器飼養出了無菌雞。1946年日本宮川為隔離器增設遙控的精密的機械手。1959年P.C.特雷克斯勒使用無毒塑膠薄膜製成無菌隔離器的主體部分。這種隔離器製造工藝較為簡單,易於觀察操作,造價僅為金屬制的幾十分之一，滅菌簡便。輸入無菌隔離器的空氣要經過0.3微米的濾除率達99.97%以上的高效濾過器。排氣口亦同樣裝有高效濾過器，以免空氣逆流時帶入細菌。飼料、飲水和墊料都要經過真空高壓或鈷60照射滅菌後輸入器內。
培育無菌卵生動物，如禽類，要從微生物傳染病最少的健康動物群中,選擇未被糞便污染的受過精的蛋,並將蛋的表面徹底滅菌後送入無菌隔離器內孵化育雛。
培育胎生動物如哺乳類,要用無菌的剖腹產手術,將已成熟的胎兒從無菌的子宮內取出，通過滅菌液浸泡槽輸入無菌隔離器內，用人工配製的初乳飼餵。人工乳的營養成份和飼餵技術，是無菌動物飼養成功的關鍵。離乳後餵給滅菌的飼料和飲水。
對無菌動物要定期檢查，以確保無菌狀態。一般每兩周檢查一次，發現污染立即淘汰。
無菌脊椎動物的特性
因為無微生物的刺激，其淋巴系統發育不全，體液和細胞防禦系統不如常態動物； 淋巴漿細胞少，脾較小，白細胞缺乏和吞噬反應差，血清內殺菌活性差，球蛋白含量低，很少含有抗細菌的凝集素，因而無菌動物易於感染疾病。但是當無菌動物受了抗原刺激後即可具有與通常動物同樣的免疫效應。
嚙齒類和兔類無菌動物的小腸壁薄盲腸比通常動物擴大4～10倍,可達體重的30%。膨大的盲腸和大腸內的容物含水量較多，成棕色液體，糞軟而無定型，易下痢；排尿量較大。
無菌脊椎動物的套用
傳染病研究控制 無菌動物從未接觸微生物，當試以特異感染因子──致病菌等，常可獲得一致的感受性，產生較純的特異的抗血清，有助於傳染病病因學研究。在實驗動物（小鼠、狗等）和家禽、家畜繁育、飼養中，為了控制傳染病，可套用無菌動物或餵給一種或多種非致病細菌的無菌動物（悉生動物）做為建群的種子動物。
學科套用
悉生動物在生物醫學研究中的套用
悉生動物已在生物醫學的各個領域中得到了套用，取得了豐碩的成果。科研工作者可根據實驗研究的需要，將無菌動物所培育的仔鼠於其斷奶前後，有目的地餵給單一的或多種的細菌，再來觀察這些細菌對機體的作用。
悉生動物套用在許多微生物學研究上是一個突出的例子。只有選用悉生動物，才有可能了解到單一微生物和抗體之間的關係。多種微生物存在於同一機體內，可以觀察微生物與微生物之間及機體之間相互關係和菌群失調的現象。當對某種悉生物施於物理、化學等其它致病因子時則可觀察機體、微生物、致病因子三方面相互作用關係。
未來展望
悉生生物學的研究發展較快而廣。醫學研究需要無病毒和無抗原動物模型,以及悉生猿猴的培育；畜牧業發展悉生牛、馬、羊、豬以排除各種病原體；悉生植物已套用在生物固氮基因的重組，促使更多農作物帶有固氮菌，並對菌根和根際微生物以及農藥和殺蟲劑的無害化的研究。悉生生物亦套用在微生態的研究中，為防治人、畜和植物的生態病以求達到健康長壽和增產。
