细菌的分类从形状开始——球形、短杆状、细长杆状和螺旋状，而后根据它们的生理特性和进化关系进行分类，随着生物技术的发展，可通过比较生理特征，比如蛋白质和细胞壁，或者核苷酸序列来进行分类，比如来自多种生物体的核糖体RNA（ribosomal RNA）的核苷酸序列。为了鉴定微生物，可以使用许多不同的程序，包括显微镜检查、培养特性、生化试验和核酸分析。在临床实验室中，患者的疾病症状也起着重要的作用。在其他方面健康的成年人中，肺炎通常是由肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae）引起的，这种细菌很容易通过一些特定的测试与其他细菌区分开来。相比之下，诊断伤口感染的原因往往更加困难，因为可能涉及几种不同的微生物。显微镜检查提供的信息非常快，有时足以做出假定的识别。仅根据大小和形状，该生物可被鉴定为原核生物、真菌或原生动物。革兰氏染色区分革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌，相对快速的测试缩小了细菌可能的身份列表。培养特征可以为生物体的身份提供初步线索。粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）菌落在22°C孵育时，由于产生色素，通常呈红色。铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的培养具有明显的水果气味。生化试验可用于确定分离物的代谢能力，有些测试非常快速，因为它们被设计用来检测细菌菌落中已经存在足够水平的酶。过氧化氢酶是最简单、最快速的生化检测之一。蛋白质谱（protein  profile）由于其速度（微生物通常可以在不到15分钟的时间内被识别出）正在彻底改变微生物鉴定，这项技术被称为MALDI-TOF MS（基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱法），在临床实验室中，快速鉴定细菌分离物对患者护理至关重要。核酸扩增试验（NAATs）和DNA探针都可用于检测特定物种或相关群体特有的核苷酸序列。PCR和其他统称为核酸扩增试验（NAATs）的方法可用于增加作为鉴定标记的特定DNA序列的拷贝数。这些方法可用于检测微生物，即使存在的微生物数量非常少，包括那些还不能在培养中生长的微生物。对于聚合酶链反应，样品被处理以释放和变性DNA，然后添加特定的引物和其他成分。核糖体RNA分子的核苷酸序列或编码它们的DNA可用于识别微生物。rRNA在微生物分类和鉴定中很有用，因为它们存在于所有生物体中，并且它们的序列相对稳定；如果有太多的突变，核糖体就无法发挥作用。然而，并非核糖体的所有区域都同样稳定，有些区域变化相对较少，而另一些区域则变化较大。恒定的区域使得设计通用引物成为可能，这意味着引物将与大多数生物体的rRNA结合。可变的区域有助于区分不同的物种。绝大多数微生物还不能在培养基中生长，然而，来自这些生物的DNA可以被扩增、克隆和测序，从而使检测和识别它们成为可能。导致惠普尔病（一种罕见的肠道疾病）的细菌就是通过这种方法被发现的，被命名为Tropheryma whipplei，然后开发了一种特殊的探针来检测它在肠道组织中的存在。全基因组测序（WGS）已成为鉴定特定分离物的可行方法，特别是在其他方法无法提供可靠结果的情况下。

Figure 1. Ribosomal Components （derived from Anderson, D. G., Salm, S., & Beins M. (2022)）

参考文献：

Anderson, D. G., Salm, S., & Beins M. (2022). Microbiology: A human perspective.