全方位认识微生物 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晴。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-一揭开了微生物 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莖， 属于真菌族微生物范畴，你猜它有多大？-一直径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 一厌氧性异养细菌在早层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，也都难逃微生物之“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1140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体“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。细菌 有拟核，她比大生物的细胞核简单得多，国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，霍乱孤菌凭借鞭 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，称为英 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，英膜还与致病力密切相关，比如肺炎球菌能使 人得肺炎，但若失去了英膜，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。弗菜明就是通过 观察到金黄色的葡萄球菌发现”吃"掉萄萄球菌的青霉素，划时代地 揭开了抗生素的秋密。 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莱佳肴、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 的霉茵，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、蔬莱、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雾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、大白莱的弧丁病、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"思将仇报”，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 了对付病毒的办法一人工免疫。最简单的生命体是类病毒，它的个