“可愛(ài)的小動(dòng)物”

1865 年，法國(guó)一個(gè)城市里所有酒廠制造的啤酒都莫名其妙地變得特別酸，致使啤酒無(wú)法售出。于是，酒廠老板們請(qǐng)來(lái)當(dāng)時(shí)著名的化學(xué)家巴斯德幫助解決啤酒發(fā)酸的問(wèn)題。

巴斯德把發(fā)酸的啤酒和不發(fā)酸的啤酒分別放到顯微鏡下觀察，經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的比較，終于弄清了原因。原來(lái)是一種叫乳酸桿菌的細(xì)菌在作怪，是它們使啤酒中的酒精變酸從而使啤酒無(wú)法下咽。巴斯德指出：要想啤酒不發(fā)酸，只需將其加熱到60℃并保持30 分鐘左右，把乳酸桿菌殺死。這就是著名的“巴斯德消毒法”。

這是微生物史上的一個(gè)著名的故事，巴斯德也因其在微生物領(lǐng)域的卓越功勛被譽(yù)為“細(xì)菌斗士”。不過(guò)，巴斯德并不是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)微生物的人。微生物進(jìn)入人類視野是在17 世紀(jì)中葉，荷蘭有一個(gè)名叫列文·虎克的人，

他還在當(dāng)學(xué)徒時(shí)就產(chǎn)生了一個(gè)新奇而大膽的想法：如果能制造一種特殊的鏡片，可以把看到的東西放大許多倍，用它來(lái)觀察那些微小的物體，那該有多好。于是，他開始了艱苦的磨制顯微鏡鏡片的工作。經(jīng)過(guò)艱辛的勞動(dòng)，他終于做成了可以放大近200 倍的世界上第一臺(tái)顯微鏡。

列文·虎克曾經(jīng)找到一個(gè)從不刷牙的老頭，從他的牙縫里取下牙垢，然后放在顯微鏡下觀察。鏡頭里的世界讓他驚呆了：牙垢里竟然有許許多多小生物，它們像魚兒一樣來(lái)回游動(dòng)。但是，由于當(dāng)時(shí)科學(xué)還不發(fā)達(dá)，就連他自己也不知道發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌有什么用處，他只是把它們叫做“可愛(ài)的小動(dòng)物”。

微生物的世界

人類在遙遠(yuǎn)的古代就知道，將果實(shí)或者糧食按一定工序貯存起來(lái)，可以變成美味的酒；用鹽浸制食物，可以防止腐爛。古人也注意到，有時(shí)健康的人會(huì)突然得病死亡，與病人接觸過(guò)的人也會(huì)染病而亡，但他們并不知道這是怎么回事。直到列文·虎克發(fā)現(xiàn)顯微鏡下的“小動(dòng)物”，巴斯德又揭示出它們與人類的關(guān)系，人類才得以了解到這個(gè)微觀的世界。

現(xiàn)在我們通常所說(shuō)的“微生物”，意指所有肉眼看不到但具有生命現(xiàn)象的生物，包括細(xì)菌、病毒、真菌和一些原生藻類，以及古生菌等。

人類觀察到微生物還不到400 年的時(shí)間，但它們?cè)诘厍蛏弦呀?jīng)生活了許久。地球誕生至今已有46 億年，最早的微生物在35 億年前就已經(jīng)出現(xiàn)在地球上，而人類出現(xiàn)在地球上不過(guò)幾百萬(wàn)年的歷史。由于微生物只怕“明火”，所以地球上除活火山口以外，都是它們的領(lǐng)地，它們生存在人或動(dòng)植物的體內(nèi)、空氣稀薄的高空、高壓的深海以及極冷極熱的環(huán)境下，就算是在核電站的廢料堆中，它們也能生活得怡然自得。

微生物的數(shù)量極其龐大，據(jù)估計(jì)，全球一共有單細(xì)胞生物5×1030 種。它們十分渺小，一般只有幾個(gè)微米大小，幾十個(gè)細(xì)菌并排在一起才有一根頭發(fā)絲那么粗。

我們偶爾也會(huì)在面包或者水果上看到一塊塊的霉斑，那是數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的微生物集合成的菌落。在顯微鏡下，它們一般呈球狀、桿狀及螺旋狀，當(dāng)然還有一些特殊的形態(tài)，比如“SARS”病毒就是典型的冠狀病毒，

在顯微鏡下，它呈放射冠狀，宛如妖艷的有毒之花。還有一些肉眼可見(jiàn)的特殊的微生物——我們所食用的蘑菇。可不要以為它們是蔬菜，它們是由大型真菌發(fā)育而來(lái)的，我們所看見(jiàn)和食用的“肉質(zhì)”是它們的子實(shí)體，也就是呈傘狀的那部分。靈芝等珍貴藥材也都屬真菌類微生物。

大凡渺小的生物都有驚人的生命力，比如大腸桿菌，它們的繁殖力驚人，只要條件適宜，20 分鐘就能分裂一次，一分為二，二變?yōu)樗模姆譃榘恕绻麩o(wú)限分裂下去，一個(gè)大腸桿菌在24 小時(shí)內(nèi)產(chǎn)生的后代的總重量相當(dāng)于4 個(gè)地球的重量！

不過(guò)，這種呈幾何級(jí)數(shù)的繁衍，常常受環(huán)境、食物等條件的限制，實(shí)際上不可能無(wú)止境地進(jìn)行。

微生物與生命起源

微生物在地球上已經(jīng)存在幾十億年了，科學(xué)家有理由相信：它們可能和生命起源有關(guān)，對(duì)它們進(jìn)行研究也許能帶來(lái)有關(guān)地外生命的啟示。在地球生命起源的時(shí)候，從有生命現(xiàn)象的單細(xì)胞生物到多細(xì)胞生物，微生物可能參與了其中復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)，甚至本身就進(jìn)化成為多細(xì)胞生物的一部分，例如植物細(xì)胞中的用于光合作用的葉綠體，在形態(tài)和光合作用的機(jī)能方面，都與光合自養(yǎng)的細(xì)菌和單細(xì)胞藻類相似?？茖W(xué)家推斷，在漫長(zhǎng)的進(jìn)化中，這些古老的細(xì)菌和藻類被較大的生物體所捕獲，融入到細(xì)胞中，共同進(jìn)化成了細(xì)胞中的某些細(xì)胞器，繼續(xù)發(fā)揮這些生理功能。

在地球上一些特殊的環(huán)境，如水壓高達(dá)1140 個(gè)大氣壓的太平洋海底、炎熱的赤道海域、寒冷的南極冰川、高鹽度的死海和各類強(qiáng)酸和強(qiáng)堿性環(huán)境，普通生物是難以生存的，而微生物卻能繁衍下去。科學(xué)家相信，生命有可能就是從這些極端環(huán)境中誕生的。美國(guó)地質(zhì)化學(xué)家曾在位于美國(guó)愛(ài)達(dá)荷州地表以下200 米的地?zé)釡厝邪l(fā)現(xiàn)了一種靠氫氣和二氧化碳生活的太古生物。

這個(gè)重大發(fā)現(xiàn)表明，不僅在類似地球生態(tài)的其他星球上可能有生命存在，在僅有氫氣和二氧化碳的星球上也可能有生命的萌芽。如果微生物能在這些極端環(huán)境下生存，那么在火星等星球上就可能有生命存在或者將會(huì)有生命誕生。甚至有人假設(shè)最初的地球生命來(lái)自火星，因?yàn)槟切┠蜆O端環(huán)境的微生物可能是在火星上進(jìn)化出來(lái)的，當(dāng)火星受到撞擊時(shí)，被崩裂的石塊帶到了地球，從而才有了今天的地球生命?？茖W(xué)家已經(jīng)開始對(duì)西伯利亞永久凍結(jié)地帶（與火星的環(huán)境和木星衛(wèi)星的環(huán)境相似）和中國(guó)的新疆干旱戈壁進(jìn)行科考，希望通過(guò)對(duì)相似環(huán)境的微生物研究，來(lái)推斷地外生命是否存在。

微生物與人類生活

“你在一天中能遇到多少生物？”你能回答這個(gè)問(wèn)題嗎？

我們看不到它們，它們卻與我們“親密接觸”：一張流通著的紙幣上有30 萬(wàn)～ 3700萬(wàn)個(gè)微生物, 簡(jiǎn)直就是一艘“航空母艦”；我們隨手抓起一把土壤，里面至少有幾百種微生物，包括大約10 億個(gè)細(xì)菌，12 萬(wàn)個(gè)真菌和2.5 萬(wàn)個(gè)藻類；我們以為刷得潔白的衛(wèi)生間一定很干凈，事實(shí)上，無(wú)數(shù)的微生物可能正在角落里嘲笑我們。當(dāng)然，這些微生物大多是非致病的。

還有一個(gè)問(wèn)題：這些微生物與我們的生活有著怎樣的聯(lián)系？早上你喝了壞掉的牛奶，不僅有難聞的酸味并且還會(huì)讓你拉肚子，但如果是可口的酸奶，

不僅會(huì)讓你食欲大增而且營(yíng)養(yǎng)豐富；你在準(zhǔn)備佳肴時(shí)，使用醬油和醋讓食物更鮮美，還擺上了美酒和別具風(fēng)味的泡菜；你感冒了，為了早點(diǎn)好起來(lái)，你服用了抗生素。這些都是各種微生物的產(chǎn)物。

人類的日常生活離不開微生物的幫助。乳酸菌和酵母發(fā)酵工藝被廣泛應(yīng)用于各類飲料、

調(diào)味品和食品添加劑等生產(chǎn)中；利用微生物發(fā)酵，形成了氨基酸產(chǎn)業(yè)和新興的生物制藥工業(yè)；在廢水處理和消除環(huán)境污染方面，它們也日益受到重視。

如上文所說(shuō)，列文·虎克在牙垢中觀察到了微生物，在我們的體內(nèi)，也有一個(gè)龐大而且與我們的健康密切相關(guān)的微生物世界。不要說(shuō)在我們的皮膚和頭發(fā)里的微生物部落，在我們的內(nèi)臟中就有近90 萬(wàn)億個(gè)細(xì)菌正“安營(yíng)扎寨”。我們之所以會(huì)長(zhǎng)齲齒，不是真的有蛀蟲，而是因?yàn)榭谇恢杏懈鞣N細(xì)菌生存，它們?cè)诜纸饫檬澄镏械奶穷悤r(shí)產(chǎn)生許多有機(jī)酸，會(huì)腐蝕牙齒，留下難看的小洞和黑斑。

人的大腸更是微生物的天堂，因?yàn)槟抢镉胸S富的食物，合適的酸堿度和溫度。這些菌群通常對(duì)人體沒(méi)有危害，相反它們還有一個(gè)文雅的名字——“益生菌”（意指有利于生命）。這些益生菌占體內(nèi)微生物總量的約80％，它們?cè)谧晕曳敝成畹耐瑫r(shí)也為人體做出了許多貢獻(xiàn)，它們可以提供維生素B1、B2、B3、K，葉酸及氨基酸等物質(zhì)，幫助人體降解食物，參與食物的消化和吸收。

人體的皮膚和體內(nèi)都有數(shù)量龐大、種類繁多的微生物群，但通常它們和我們的身體相處融洽，它們中的絕大多數(shù)都是非致病的。但是，當(dāng)致病菌進(jìn)入我們體內(nèi)或者體內(nèi)微生物群紊亂時(shí)，我們就有可能因不能抵抗它們而生病。

人類與微生物的世紀(jì)戰(zhàn)爭(zhēng)

如果感冒了，你怎么辦？也許你會(huì)說(shuō)：“我會(huì)用些青霉素。”你使用了青霉素，很快康復(fù)了。但是，下一次你感冒時(shí)，它還會(huì)有用嗎？

在大多數(shù)時(shí)間里，我們和微生物和平共處，但有時(shí)這個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡也會(huì)突然被打破。在世界上的第一種抗生素——青霉素被發(fā)現(xiàn)之前，每年有數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的人死于某種在今天可以被輕易治愈的傳染病。

青霉素的發(fā)現(xiàn)歸功于一次幸運(yùn)的過(guò)失。1928 年，亞歷山大·弗萊明外出度假時(shí)，把實(shí)驗(yàn)室里的培養(yǎng)皿中正生長(zhǎng)著細(xì)菌這件事忘了。3 周后，當(dāng)他回到實(shí)驗(yàn)室時(shí)發(fā)現(xiàn)，在一個(gè)與空氣意外接觸過(guò)的金黃色葡萄球菌培養(yǎng)皿中，長(zhǎng)出了一團(tuán)青綠色霉菌。他用顯微鏡觀察這團(tuán)霉菌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其周圍的葡萄球菌菌落都被溶解了，這意味著霉菌的某種分泌物能抑制葡萄球菌。鑒定表明，上述霉菌為青霉菌，弗萊明將其分泌的抑菌物質(zhì)稱為青霉素。青霉素的發(fā)現(xiàn)是人類與疾病斗爭(zhēng)史上的一座豐碑，隨著抗生素時(shí)代的來(lái)臨，人類的平均壽命增加了15 年。

有了各類抗生素，許多瘟疫已經(jīng)被我們消滅，我們似乎可以陶醉在這場(chǎng)戰(zhàn)斗的勝利中了。然而，時(shí)至今日，雖然我們已經(jīng)有了更多更好的抗生素，但越來(lái)越多的可怕疾病隨之而來(lái)：人類非但沒(méi)有將這些微小的生物統(tǒng)統(tǒng)消滅，反而使更多更難對(duì)付的致病菌出現(xiàn)。原因何在？由于濫用抗生素，這些微生物因本身的適應(yīng)和保護(hù)機(jī)制，很快發(fā)生了變異，具有越來(lái)越強(qiáng)的耐藥性，人類的免疫能力卻越來(lái)越低。人類與這些致病菌的戰(zhàn)斗陷入一個(gè)怪圈：用更強(qiáng)效的抗生素，人類取得了短暫的勝利，然后致病菌迅速變異并產(chǎn)生抗藥性，然后再次感染人類。

在這場(chǎng)人類與微生物的戰(zhàn)斗中，人類似乎處于下風(fēng)，科學(xué)家分離得到新的抗生素的速度遠(yuǎn)不及致病菌的變異和適應(yīng)速度。經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的使用，當(dāng)初的“抗菌功臣”青霉素在很多臨床使用上已經(jīng)失效?？茖W(xué)家預(yù)言，如果人類不跳出使用抗生素這個(gè)怪圈，即便是普通的感冒，很快也將難以治愈。這并非危言聳聽(tīng)，全球已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多例由于抗生素失效導(dǎo)致普通感染死亡的病例。在各種抗生素的變相篩選下，還會(huì)導(dǎo)致普通致病菌進(jìn)化變異出能抵抗所有抗生素的“超級(jí)細(xì)菌”，這些具有超強(qiáng)耐藥性的怪物在人類自身的“推波助瀾”下，對(duì)人類展開反擊，成為人類的噩夢(mèng)。