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在大自然中,生活着一大类人的肉眼看不见的微小生命。无论是繁华的现代城市、富饶的广阔田野、还是人迹罕见的高山之巅、辽阔的海洋深处,到处都有它们的踪迹。这一大类微小的"居民"称为微生物,它们和动物、植物共同组成生物大军,使大自然显得生机勃勃。微生物王国是一个真正的"小人国",这里的"臣民"分属于细菌、放线菌、真菌、病毒、类病毒、立克次氏体、衣原体、支原体等几个代表性家族。这些家族的成员,一个个小得惊人。就以细菌家族的"大个子"杆菌来说,让3千个杆菌头尾相接"躺"成一列,也只有一粒米那么大;让70个杆菌"肩并肩"排成一行,刚抵得上一根头发丝那么宽;相当于全地球总人口数(50多亿)那么多的细菌加在一起,才只有一粒芝麻的重量。微生物如此之小,人们只能用"微米"甚至更小的单位"埃"来衡量它。大家知道,1微米等于1‰毫米。细菌的大小,一般只有几个微米,有的只有0.1微米,而人的眼睛大约只有分辨0.06毫米的本领,难怪我们没法看见它了。微生物是怎样被人们发现的呢?说来有趣。300年前,荷兰有个名叫列文虎克的人,他读书虽然不多,但热爱科学,富有刻苦钻研的精神,还有一手高明的磨制放大镜技术。他用自己磨制的镜片,制作了一架能把原物放大200多倍的简单的显微镜。一天,列文虎克从一个老头的牙缝里取下一点残屑来观察,竟然发现那里面有无数各种形状的小家伙蹦来跳去。他惊奇得几乎不相信自己的眼睛。列文虎克精心地把这些小家伙的形状描绘下来,他说:"这个老头嘴里的'小动物',要比整个荷兰王国的居民多得多……"这以后, 他继续观察了各种容器的积水,以及河水、井水、污水等,都发现有这样一个芸芸众生的"小动物"世界。列文虎克第一个通过显微镜看到了细菌,为人类敲开了认识微生物的大门。从此,人们借助显微镜--揭开了微生物的奥秘。
   当然,微生物也有看得见的。比如食用的蘑菇,药用的灵芝、马勃等都是微生物。生物学家曾在原捷克斯洛伐克发现一种巨蕈,属于真菌族微生物范畴,你猜它有多大?--直径4米多,重达100多千克 。它不仅是微生物大家族中的"巨人",而且在整个生物世界里也不算"小个子"了。
   微生物王国奇观
   微生物是地球上最早的"居民"。假如把地球演化到今天的历史浓缩到一天,地球诞生是24小时中的零点,那么,地球的首批居民--厌氧性异养细菌在早晨7点钟降生;午后13点左右,出现了好氧性异养细菌;鱼和陆生植物产生于晚上22点;而人类要在这一天的最后一分钟才出现。微生物所以能在地球上最早出现,又延续至今,这与它们特有的食量大、食谱广、繁殖快和抗性高等有关。个儿越小,"胃口"越大,这是生物界的普遍规律。微生物的结构非常简单,一个细胞或是分化成简单的一群细胞,就是一个能够独立生活的生物体,承担了生命活动的全部功能。它们个儿虽小,但整个体表都具有吸收营养物质的机能,这就使它们的"胃口"变得分外庞大。如果将一个细菌在一小时内消耗的糖分换算成一个人要吃的粮食,那么,这个人得吃500年。微生物不仅食量大,而且无所不"吃"。地球上已有的有机物和无机物,它们都贪吃不厌,就连化学家合成的最新颖复杂的有机分子,也都难逃微生物?quot;口"。人们把那些只"吃"现成有机物质的微生物,称为有机营养型或异养型微生物;把另一些靠二氧化碳和碳酸盐自食其力的微生物,叫无机营养型或自养型微生物。微生物不分雌雄,它的繁殖方式也与众不同。以细菌家族的成员来说,它们是靠自身分裂来繁衍后代的,只要条件适宜,通常20分钟就能分裂一次,一分为二,二变为四,四分成八,……就这样成倍成倍地分裂下去。如果按这个速度计算,一个细菌24小时内能产生2.2e43个后代,总重量为2.2e28克,相当于4个地球的重量 ! 虽然这种呈几何级数的繁衍,常常受环境、食物等条件的限制,实际上不可能实现,即使这样,也足以使动植物望尘莫及了。微生物具有极强的抗热、抗寒、抗盐、抗干燥、抗酸、抗碱、抗缺氧、抗压、抗辐射及抗毒物等能力。因而,从1万米深、水压高达1 140个大气压的太平洋底到8.5万米高的大气层 ;从炎热的赤道海域到寒冷的南极冰川;从高盐度的死海到强酸和强碱性环境,都可以找到微生物的踪迹。由于微生物只怕"明火",所以地球上除活火山口以外,都是它们的领地。微生物当然也要呼吸,但有的喜欢吸氧气,是好氧性的;有的则讨厌氧气,属于厌氧性的;还有的在有氧和无氧环境下都能生存,叫兼性微生物。微生物不仅能吃,而且还贪睡。据报道,在埃及金字塔中三四千年前的木乃伊上仍有活细菌。微生物的休眠本领也令人惊叹不已。
   居位显赫的细菌
   自从德国乡村医生劳伯·柯赫第一个猎获病菌以后,细菌这个名字就常常和疾病联系在一起。因为人和动植物的许多传染病,都是由细菌作祟引起的,所以人们对它总有一种厌恶和恐惧的感觉。其实,危害人类的细菌只是一小部分,大多数细菌不仅能和我们和平共处,还为人类造福。例如,地球上每年都要死亡大量动植物,千万年过去了,这些动植物的遗体到哪里去了呢?这就是细菌和其他微生物的功劳 。它们能把地球上一切生物的残躯遗?quot;吃"个精光,同时转化成植物能够利用的养料,为促进自然界的物质循环立下了汗马功劳。更何况许多细菌在工农业生产上起着重要的作用呢!在显微镜下,我们看到的细菌,大致有三种形状:个儿又胖又圆的,叫球菌;身体瘦瘦长长的,是杆菌;体形弯弯扭扭的,称螺旋菌。不论哪种形状,它们都只是单细胞,内部结构和一个普通的植物细胞相似。它的外面有一个坚韧而有弹性的"外壳",称为细胞壁,细菌就靠它来保护自己的身体。紧贴细胞壁内部有一层柔韧的薄膜,叫细胞膜,它是食物和废物进出细胞的"门户"。细胞膜里面充满着粘稠的胶体溶液,这是细胞质,其中含有各种颗粒和贮藏物质。有的细菌有细胞核,但比大生物的细胞核简单得多,因此人们叫它原核细胞。多数细菌是不会运动的,只是由于它们体微身轻,所以能借助风力、水流或粘附在空气中的尘埃和飞禽走兽身上,云游四方,浪迹天涯。也有一些细菌身上长有鞭毛,好像鱼的尾巴,能在水中扭来摆去,细菌便游动起来,速度还挺快。有人观察,霍乱弧菌凭借鞭毛的摆动,1小时内能飞奔18厘米,这段距离相当于它身长的9万倍!细菌中,有的"赤身裸体",一丝不挂;有的却穿着一身特别的"衣服",这就是包围在细胞壁外面的一层松散的粘液性物质,称为荚膜 ,它既是细菌的养料贮存库 ,又可作为"盔甲",起着保护层的作用。对病菌来说,荚膜还与致病力密切相关,比如肺炎球菌能使人得肺炎,但若失去了荚膜,就如解除了武装,没有致病力了。当细菌遇到干燥、高温、缺氧或化学药品等恶劣环境时,它们还能使出一个绝招,就是几乎全部脱去身体中的水分,从而使细胞凝聚成椭圆形的休眠体,这就是芽孢。芽孢在干燥条件下过几十年仍有活力,一旦环境变得适宜,芽孢就会吸水膨胀,又成为一个有活力的菌体。单个细菌是无色透明的,为了便于鉴别,需要给它们染上颜色。1884年丹麦科学家革兰姆创造了一种复染法,就是先用结晶紫液加碘液染色,再用酒精脱色,然后用稀复红液染色。经过这样的处理,可以把细菌分成两大类,凡能染成紫色的,叫革兰氏阳性菌;凡被染成红色的,叫革兰氏阴性菌。这两类细菌在生活习性和细胞组成上有很大差别,医生常依据细菌的革兰氏染色来选用药物,诊治疾病。为纪念革兰姆,复染法又称革兰氏染色法。细菌家族的成员,如果固定在一个地方生长繁殖,就形成了用肉眼能看见的小群体,叫菌落。菌落带有各种绚丽的色彩,如绿脓杆菌的菌落是绿色的,葡萄球菌的菌落是金黄色的。细菌菌落的形状、大小、厚薄和颜色等特点,是鉴别各种菌种的依据之一。弗莱明就是通过观察到金黄色的葡萄球菌发现"吃"掉葡萄球菌的青霉素,划时代地揭开了抗生素的秘密。
   战功累累的放线菌
   医生常常使用链霉素、红霉素这一类抗生素治病,使许多病人转危为安。抗生素的主角就是大名鼎鼎的放线菌。放线菌的个体由一个细胞组成,这与细菌十分相似,因此它们常被当作细菌家族中的一个独立的大家庭。不过,放线菌又有许多真菌家族的特点,例如菌体由许多无隔膜的菌丝体组成,所以从生物进化的角度看,它是介于细菌与真菌之间的过渡类型。放线菌有许多交织在一起的纤细菌体,叫菌丝。这些菌丝分工不同,有的"埋头大吃",这是专管吸收营养的基质菌丝;有的朝天猛长,这是作为放线菌成长发育标志的气生菌丝。放线菌长到一定阶段便开始"生儿育女"。它们先在气生菌丝的顶端长出孢子丝,等到成熟之后,就分裂出成串的孢子。孢子的外形有的像球,有的像卵,可以随风飘散,遇到适宜的环境,就会在那里"安家落户",开始吸水,萌生成新的放线菌。放线菌大量存在于土壤中。它们中绝大多数是腐生菌,能将动植物的尸体腐烂、"吃"光,然后转化成有利于植物生长的营养物质,在自然界物质循环中立下了不朽的功勋。还有一种叫弗兰克氏菌,生长在许多非豆科植物的根瘤里,能固定大气中的氮,成为植物能利用的氮肥。放线菌还有许多贡献。目前发现的几千种抗生素中,有一半以上是由放线菌产生的。它的菌落颜色鲜艳,呈放射状,对人体无害,因此,人们常用它作食品染色剂,既美观,又安全。利用放线菌还可以生产维生素B12 、蛋白酶和葡萄糖异构酶等医药用品。虽然个别类的放线菌对人类有害,例如分枝杆菌能引起肺结核和麻风病等,但这些比起放线菌的功绩来,实在是微不足道的。
   家族庞大的真菌
   真菌是微生物王国中最大的家族,它的成员约有25万多种。真菌这个名字听起来好像比较陌生,其实生活中你经常接触到它。例如,味道鲜美的蘑菇,营养丰富的银耳、木耳,延年益寿的灵芝,利水消肿、健脾安神的茯苓,保肺益肾、止血化痰的冬虫夏草,诸如此类早为人们所熟悉的名菜佳肴、珍奇药物,都是真菌大家族的成员;酿酒、发面、制酱油,都离不开酵母菌或霉菌的帮助,而它们正是真菌大家族的杰出代表。从生物进化的过程来看,真菌的诞生要比细菌晚10亿年左右,所以它是微生物王国中最年轻的家族。它们和细菌、放线菌最根本的区别,是真菌已经有了真正的细胞核。因此人们把真菌的细胞叫做真核细胞。从原核细胞发展到真核细胞,是生物进化史上的一件大事。真菌具有多细胞结构,能产生孢子进行有性和无性繁殖。虽然蘑菇、猴头这一类真菌长得又高又大,样子很像植物,但它们的细胞壁里还没有纤维素和叶绿体,不能像植物那样产生叶绿素,这是它与植物的重要区别。真菌为人类食品提供了重要来源,它们中有许多本身就是名贵的中药材。利用真菌还可以生产多种抗生素。真菌不仅在传统酿造和食品工业中发挥了重要作用,而且在现代工业中也大显身手。人们利用各种不同的霉菌,制取各种酶制剂以及许多重要的工业原料和试剂,并且还可以作为高效饲料发展养殖业。但是,真菌也会给人类带来许多危害。梅雨季节,家具、衣服都会长出白"毛";阴湿的仓库里,粮食、蔬菜、水果常常腐烂变质;许多人染上了灰指甲病和各种癣病等等,都是真菌在作怪。1960年夏天,英国某地有10多万只火鸡莫名其妙地死去,当时谁也说不清是什么病,就称为"火鸡X病"。以后人们才搞清楚,原来这些火鸡因为吃了发霉的花生粉饼,而发霉的花生饼中含有一种由黄曲霉菌产生的毒素叫黄曲霉毒素。这是一种很强的致癌物质,能引起许多动物的肝癌,并且与人的肝癌也有一定的相关性。因此,我们对于真菌的基本态度是,认清敌友,扬长避短,让它为人类作出更大的贡献。
   罪恶昭彰的病毒
   病毒比细菌小得多,只有用能把物体放大到上百万倍的电子显微镜才能看到它们。一般病毒,只有一根头发直径的万分之一那么大。病毒比细菌简单得多,整个身体仅由核酸和蛋白质外壳构成,连细胞壁也没有。蛋白质外壳决定病毒的形状。它们中有的呈杆状、线状,有的像小球、鸭蛋、炮弹,还有的像蝌蚪。病毒不能单独生存,必须在活细胞中过寄生生活,因此各种生物的细胞便成为病毒的"家"。寄生在人或其他动物身上的病毒称为动物病毒,人类的天花、肝炎、流行性感冒、麻疹等疾病,动物的鸡瘟、猪丹毒、口蹄疫等,都是因为病毒寄生于人体及畜禽细胞而引起的。寄生在植物体上的叫植物病毒,烟草花叶病、大白菜的孤丁病、马铃薯的退化病等等都是由植物病毒引起的。寄生在昆虫体上的病毒是昆虫病毒,由于这种病毒可以有效地杀死害虫,所以近年来被当作生物农药广泛使用。还有一类病毒生活在细菌体内,以菌为食,因此被称为噬菌体,是细菌病毒。病毒所依赖的活细胞叫寄主,一般每种病毒都有特定的寄主,例如脑炎病毒只能在脑神经细胞内寄生。寄主养活了病毒,而病毒却"恩将仇报",反过来危害寄主。以人体为寄主的脊髓灰质炎病毒可以导致小儿麻痹症的发生;由流行性腮腺炎病毒引起的腮腺炎 ,至今还使许多儿童深受其害 。1801年,拿破仑派遣了2.5万士兵进军西印度洋的卡伊德岛准备镇压当地黑人 。由于军队染上了"黄热病",结果病死2.2 万多人,只好不战自败。直到1902年才查明:引起"黄热病"的元凶是黄热病毒。病毒的寄生性为消灭病毒带来了困难,因为消灭病毒或多或少都要伤害寄主。只有在人们认识到动物自身具有免疫机能之后,才逐渐掌握了对付病毒的办法--人工免疫。最简单的生命体是类病毒 ,它的个体只有病毒个体的1/70,只有核酸,别无其他组成物质。类病毒与病毒性质相似,也具有寄生性,可以引起小麦矮化病等症。
 
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