整個世界都屬於微生物統治,它的休眠長達4000年以上,不要知道的過於晚喲!
在大自然中,生活著一大類人的肉眼看不見的微小生命。
無論是繁華的現代城市、富饒的廣闊田野、還是人跡罕見的高山之巔、
遼闊的海洋深處,到處都有它們的蹤跡。
這一大類微小的"居民"稱為微生物,它們和動物、植物共同組成生物大軍,
使大自然顯得生機勃勃。
微生物王國是一個真正的"小人國",這裡的"臣民"分屬於細菌、放線菌、
真菌、病毒、類病毒、立克次氏體、衣原體、支原體等幾個代表性家族。
這些家族的成員,一個個小得驚人。就以細菌家族的"大個子"桿菌來說,
讓3千個桿菌頭尾相接"躺"成一列,也只有一粒米那麼大;讓70個桿菌"肩
並肩"排成一行,剛抵得上一根頭髮絲那麼寬;相當於全地球總人口數
(50多億)那麼多的細菌加在一起,才只有一粒芝麻的重量。
微生物如此之小,人們只能用"微米"甚至更小的單位"埃"來衡量它。
大家知道,1微米等於1‰毫米。細菌的大小,一般只有幾個微米,有的
只有0.1微米,而人的眼睛大約只有分辨0.06毫米的本領,難怪我們沒法
看見它了。
微生物也有看得見的。比如食用的蘑菇,藥用的靈芝、馬勃等都是微生物。
生物學家曾在原捷克斯洛伐克發現一種巨蕈,屬於真菌族微生物範疇,你猜
它有多大?--直徑4米多,重達100多千克。它不僅是微生物大家族中的"巨人"
,而且在整個生物世界裡也不算"小個子"了。
微生物王國
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微生物是地球上最早的"居民"。
地球演化到今天的歷史濃縮到一天,地球誕生是24小時中的零點,首批居民
厭氧性異養細菌在早晨7點鐘降生;
午後13點左右,出現了好氧性異養細菌;魚和陸生植物產生於晚上22點;
而人類要在這一天的最後一分鐘才出現。
微生物所以能在地球上最早出現,又延續至今,這與它們特有的食量大、食
譜廣、繁殖快和抗性高等有關。
個兒越小,"胃口"越大,這是生物界的普遍規律。
微生物的結構非常簡單,一個細胞或是分化成簡單的一群細胞,就是一個能
夠獨立生活的生物體,承擔了生命活動的全部功能。它們個兒雖小,但整個
體表都具有吸收營養物質的機能,這就使它們的"胃口"變得分外龐大。
如果將一個細菌在一小時內消耗的糖分換算成一個人要吃的糧食,那麼,這
個人得吃500年。
微生物不僅食量大,而且無所不「吃」。
地球上已有的有機物和無機物,它們都貪吃不厭,就連化學家合成的最新穎
複雜的有機分子,也都難逃微生物之「口」。人們把那些只「吃」現成有機
物質的微生物,稱為有機營養型或異養型微生物;把另一些靠二氧化碳和碳
酸鹽自食其力的微生物,叫無機營養型或自養型微生物。微生物不分雌雄,
它的繁殖方式也與眾不同。以細菌家族的成員來說,它們是靠自身分裂來繁
衍後代的,只要條件適宜,通常20分鐘就能分裂一次,一分為二,二變為四,
四分成八,……就這樣成倍成倍地分裂下去。如果按這個速度計算,一個細
菌24小時內能產生2.2e43個後代,總重量為2.2e28克,相當於4個地球重量。
雖然這種呈幾何級數的繁衍,常常受環境、食物等條件的限制,實際上不可
能實現,即使這樣,也足以使動植物望塵莫及了。
微生物具有極強的抗熱、抗寒、抗鹽、抗乾燥、抗酸、抗鹼、抗缺氧、抗壓、
抗輻射及抗毒物等能力。因而,從1萬米深、水壓高達1140個大氣壓的太平洋
底到8.5萬米高的大氣層;從炎熱的赤道海域到寒冷的南極冰川;從高鹽度的
死海到強酸和強鹼性環境,都可以找到微生物的蹤跡。由於微生物只怕"明火"
,所以地球上除活火山口以外,都是它們的領地。
微生物當然也要呼吸,但有的喜歡吸氧氣,是好氧性的;有的則討厭氧氣,
屬於厭氧性的;還有的在有氧和無氧環境下都能生存,叫兼性微生物。微生
物不僅能吃,而且還貪睡。據報道,在埃及金字塔中三四千年前的木乃伊上
仍有活細菌。微生物的休眠本領也令人驚嘆不已。
居位顯赫的細菌
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自從德國鄉村醫生勞伯·柯赫第一個獵獲病菌以後,細菌這個名字就常常和
疾病聯繫在一起。
人和動植物的許多傳染病,都是由細菌作祟引起的,所以人們對它總有一種
厭惡和恐懼的感覺。
危害人類的細菌只是一小部分,大多數細菌不僅能和我們和平共處,還為人
類造福。例如,地球上每年都要死亡大量動植物,千萬年過去了,這些動植
物的遺體到哪裡去了呢?這就是細菌和其他微生物的功勞。它們能把地球上
一切生物的殘軀遺骸吃個精光,同時轉化成植物能夠利用的養料,為促進
自然界的物質循環立下了汗馬功勞。更何況許多細菌在工農業生產上起著
重要的作用。
在顯微鏡下,我們看到的細菌,大致有三種形狀:個兒又胖又圓的,叫球菌;
身體瘦瘦長長的,是桿菌;體形彎彎扭扭的,稱螺旋菌。不論哪種形狀,它
們都只是單細胞,內部結構和一個普通的植物細胞相似。它的外面有一個堅
韌而有彈性的"外殼",稱為細胞壁,細菌就靠它來保護自己的身體。緊貼細
胞壁內部有一層柔韌的薄膜,叫細胞膜,它是食物和廢物進出細胞的"門戶"。
細胞膜裡面充滿著粘稠的膠體溶液,這是細胞質,其中含有各種顆粒和貯藏
物質。
有的細菌有細胞核,但比大生物的細胞核簡單得多,因此人們叫它原核細胞。
多數細菌是不會運動的,只是由於它們體微身輕,所以能藉助風力、水流或
粘附在空氣中的塵埃和飛禽走獸身上,雲遊四方,浪跡天涯。也有一些細菌
身上長有鞭毛,好像魚的尾巴,能在水中扭來擺去,細菌便遊動起來,速度
還挺快。有人觀察,霍亂弧菌憑藉鞭毛的擺動,1小時內能飛奔18厘米,這段
距離相當於它身長的9萬倍!細菌中,有的"赤身裸體",一絲不掛;有的卻穿
著一身特別的"衣服",這就是包圍在細胞壁外面的一層鬆散的粘液性物質,
稱為莢膜,它既是細菌的養料貯存庫,又可作為"盔甲",起著保護層的作用。
對病菌來說,莢膜還與致病力密切相關,比如肺炎球菌能使人得肺炎,但若
失去了莢膜,就如解除了武裝,沒有致病力了。
當細菌遇到乾燥、高溫、缺氧或化學藥品等惡劣環境時,它們還能使出一個
絕招,就是幾乎全部脫去身體中的水分,從而使細胞凝聚成橢圓形的休眠體,
這就是芽孢。
芽孢在乾燥條件下過幾十年仍有活力,一旦環境變得適宜,芽孢就會吸水
膨脹,又成為一個有活力的菌體。單個細菌是無色透明的,為了便於鑒別,
需要給它們染上顏色。1884年丹麥科學家革蘭姆創造了一種復染法,就是先
用結晶紫液加碘液染色,再用酒精脫色,然後用稀復紅液染色。
經過這樣的處理,可以把細菌分成兩大類,凡能染成紫色的,叫革蘭氏陽
性菌;凡被染成紅色的,叫革蘭氏陰性菌。這兩類細菌在生活習性和細胞
組成上有很大差別,醫生常依據細菌的革蘭氏染色來選用藥物,診治疾病。
為紀念革蘭姆,復染法又稱革蘭氏染色法。細菌家族的成員,如果固定在
一個地方生長繁殖,就形成了用肉眼能看見的小群體,叫菌落。
菌落帶有各種絢麗的色彩,如綠膿桿菌的菌落是綠色的,葡萄球菌的菌落
是金黃色的。細菌菌落的形狀、大小、厚薄和顏色等特點,是鑒別各種菌
種的依據之一。
弗萊明就是通過觀察澆鴰粕?鈉咸亞蚓吃"掉葡萄球菌的青黴素,劃時代地
揭開了抗生素的秘密。
戰功累累的放線菌
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醫生常常使用鏈黴素、紅霉素這一類抗生素治病,使許多病人轉危為安。
抗生素的主角就是大名鼎鼎的放線菌。放線菌的個體由一個細胞組成,這
與細菌十分相似,因此它們常被當作細菌家族中的一個獨立的大家庭。
放線菌又有許多真菌家族的特點,例如菌體由許多無隔膜的菌絲體組成,
所以從生物進化的角度看,它是介於細菌與真菌之間的過渡類型。放線菌
有許多交織在一起的纖細菌體,叫菌絲。
這些菌絲分工不同,有的"埋頭大吃",這是專管吸收營養的基質菌絲;
有的朝天猛長,這是作為放線菌成長發育標誌的氣生菌絲。放線菌長到一
定階段便開始"生兒育女"。
它們先在氣生菌絲的頂端長出孢子絲,等到成熟之後,就分裂出成串的孢
子。孢子的外形有的像球,有的像卵,可以隨風飄散,遇到適宜的環境,
就會在那裡"安家落戶",開始吸水,萌生成新的放線菌。放線菌大量存在
於土壤中。
它們中絕大多數是腐生菌,能將動植物的屍體腐爛、"吃"光,然後轉化成
有利於植物生長的營養物質,在自然界物質循環中立下了不朽的功勛。還
有一種叫弗蘭克氏菌,生長在許多非豆科植物的根瘤里,能固定大氣中的
氮,成為植物能利用的氮肥。放線菌還有許多貢獻。目前發現的幾千種抗
生素中,有一半以上是由放線菌產生的。它的菌落顏色鮮艷,呈放射狀,
對人體無害,因此,人們常用它作食品染色劑,既美觀,又安全。利用放
線菌還可以生產維生素B12 、蛋白酶和葡萄糖異構酶等醫藥用品。雖然
個別類的放線菌對人類有害,例如分枝桿菌能引起肺結核和麻風病等,
但這些比起放線菌的功績來,實在是微不足道的。
家族龐大的真菌
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真菌是微生物王國中最大的家族,它的成員約有25萬多種。
真菌這個名字聽起來好像比較陌生,其實生活中你經常接觸到它。
例如,味道鮮美的蘑菇,營養豐富的銀耳、木耳,延年益壽的靈芝,利水
消腫、健脾安神的茯苓,保肺益腎、止血化痰的冬蟲夏草,諸如此類早為
人們所熟悉的名菜佳肴、珍奇藥物,都是真菌大家族的成員;釀酒、發麵
、制醬油,都離不開酵母菌或黴菌的幫助,而它們正是真菌大家族的傑出
代表。從生物進化的過程來看,真菌的誕生要比細菌晚10億年左右,所以
它是微生物王國中最年輕的家族。它們和細菌、放線菌最根本的區別,是
真菌已經有了真正的細胞核。
因此人們把真菌的細胞叫做真核細胞。從原核細胞發展到真核細胞,是生
物進化史上的一件大事。真菌具有多細胞結構,能產生孢子進行有性和無
性繁殖。雖然蘑菇、猴頭這一類真菌長得又高又大,樣子很像植物,但它
們的細胞壁里還沒有纖維素和葉綠體,不能像植物那樣產生葉綠素,這是
它與植物的重要區別。真菌為人類食品提供了重要來源,它們中有許多本
身就是名貴的中藥材。利用真菌還可以生產多種抗生素。真菌不僅在傳統
釀造和食品工業中發揮了重要作用,而且在現代工業中也大顯身手。
人們利用各種不同的黴菌,製取各種酶製劑以及許多重要的工業原料和試劑,
並且還可以作為高效飼料發展養殖業。但是,真菌也會給人類帶來許多危害。
梅雨季節,傢具、衣服都會長出白"毛";陰濕的倉庫里,糧食、蔬菜、水果
常常腐爛變質;許多人染上了灰指甲病和各種癬病等等,都是真菌在作怪。
1960年夏天,英國某地有10多萬隻火雞莫名其妙地死去,當時誰也說不清是
什麼病,就稱為"火雞X病"。
以後人們才搞清楚,原來這些火雞因為吃了發霉的花生粉餅,而發霉的花生
餅中含有一種由黃曲霉菌產生的毒素叫黃曲霉毒素。這是一種很強的致癌
物質,能引起許多動物的肝癌,並且與人的肝癌也有一定的相關性。因此,
我們對於真菌的基本態度是,認清敵友,揚長避短,讓它為人類作出更大
的貢獻。
罪惡昭彰的病毒
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病毒比細菌小得多,只有用能把物體放大到上百萬倍的電子顯微鏡才能看到它們。
一般病毒,只有一根頭髮直徑的萬分之一那麼大。病毒比細菌簡單得多,整個身體僅由核酸和蛋白質外殼構成,連細胞壁也沒有。蛋白質外殼決定病毒的形狀。它們中有的呈桿狀、線狀,有的像小球、鴨蛋、炮彈,還有的像蝌蚪。
病毒不能單獨生存,必須在活細胞中過寄生生活,因此各種生物的細胞便成為病毒的"家"。
寄生在人或其他動物身上的病毒稱為動物病毒,人類的天花、肝炎、流行性感冒。
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