书城科普读物探究式科普丛书-显微镜下的微世界:微生物
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第2章 显微镜下的微生物世界(2)

而且,它还能使整个计算机系统出现故障,在计算机电子回路的塑胶表面繁殖,造成不可估量的损失!

微生物可以自由出入任何国度,不需要任何国籍、护照、签证。

随便找个人,寻个物品,随着他们搭上民航班机就走;或随着风儿鸟儿腾云驾雾,云游四海。它们可以称得上是“世界公民”。这个“世界公民”可不简单,可以说是无处不在,无时不有。它既上得了冰山、下得了火海,又能躲在酒桶里,藏在人的身体里,看我们的手掌吧,上面密密麻麻地布满了好多种微生物。即便是在人的粪便中,也存在着微生物。一个成年人,在一天内排泄体外的微生物就有400万亿之多。

日常生活中,我们有一个非常不卫生的习惯,就是常常将零用钱和手绢混放在一起,因为纸币上有很多的细菌和病菌。据测试,一张半新的纸币上就粘有30万~40万个细菌。

浊浪滚滚的黄河水、炎炎夏日的滂沱大雨、阳春三月的绵绵雨丝……都有微生物的影子。那涓涓的细流汇成江河湖海的同时,也载着浩浩荡荡的微生物大军奔向四方。

清水里,氧气充足,虽然没什么养料,微生物却能在里面生活得悠然自在。

浊水里,有丰富的有机物,微生物更是尽情享受,“如鱼得水”。

粉妆玉砌的冬雪,纯洁无瑕,但冬雪正是微生物冬眠的所在地。

微生物真的无处不在,我们所有的消毒手段也只能部分地消除它们,而不是它们的全部。我们常常认为微生物都怕热,较高的温度会杀死它们,因此常用高温消毒,沸水消毒。但德国的生物学家在意大利的海底火山口周围,发现了生存在110℃热水中的微生物。此后,在高温高压的水样中,科学家同样发现了活着的微生物的踪影。可见,对微生物的高温消毒措施也并不是对所有的微生物奏效,微生物的生存能力也是极强的,是超乎正常人的想象的。

微生物的生命力之旺盛令人惊叹,因为它们有极强的对环境的适应能力,无处不在,无刻不有。即使在冰天雪地的南极、那些多砂砾的土壤及结冰的水域,竟然也是细菌的大本营。

2.个子小小食量惊人

“开口便笑,笑古笑今凡事付诸一笑。”

“大肚能容,容天容地于人何所不容。”

这副对联经常悬挂在寺庙里的弥勒佛像两旁,称赞弥勒佛他老人家心胸宽广,也启示众多善男信女们要大度能容忍,因为心宽体胖,凡事大度,人才活得健康。

与弥勒佛他老人家肚大能容天下事不同,我们的微生物是“肚小也能容”,当然这里的容是指食量惊人,能吃,并不是容忍的意思。

微生物很能吃,一见了可吃的东西就开始吃个不停,大吃特吃,直到吃完才罢休。一头大象或者鲸鱼的尸体,若任由微生物吃,很快就可以把它吃得精光。想一想微生物与鲸鱼的体积多么悬殊,就可以明白微生物的胃口之大了。

在合适的环境下,大肠杆菌每小时就能消耗相当于自身体重2000倍的糖!假如一个成年人每年消耗的粮食相当于200千克糖,那么和人一样重的细菌在一个小时内所消耗的糖相当于一个成年人在500年内所消耗的粮食的总和。

微生物学界一位着名的法国科学家巴斯德在观察制醋桶里不可缺少的浮垢后发现,制醋所需的奇特的浮垢正是几十亿、几百亿的微生物。它们在几天的时间内就吃光了比自身重万倍的酒精,把酒变成了醋。这些小得不能再小的小东西完成了这么巨大的工程,巴斯德禁不住称赞:“它就像一个体重200磅的人,在4天内劈了200万磅的木材!”

微生物的“胃口”为什么能如此之大呢?生物界有个普遍的规律:某一种生物的个体越小,它单位体重内消耗的食物越多。例如,有一种地鼠,体重仅为3克,每天要消耗与其体重相等的粮食;而蜂鸟,体重尚不足1克,每天要吃掉两倍于自身体重的食物。相对于地鼠和蜂鸟来说,单细胞的微生物个体不知道要小多少倍,但是整个细胞表面都有吸收营养物的功能,这就使得它们的“胃口”变得分外庞大,令人惊讶。

科学家们往往需要人工喂养微生物来对它们进行研究,但它们太能吃了,三五天便必须更换培养基,浪费了大量的人力、物力。后来,科学家把微生物放入冰箱中冷冻起来,在冷气的包围中,微生物的细胞缩成一团,没有消耗,也不用进食。

这样一来,不仅节省了大量的人力、物力,微生物也可以存活更长时间了。

3.奇特的繁衍生息

虽然是早上新换的袜子,当你晚上回到家的时候,你猜猜,在你刚脱掉的袜子上有包括能导致脚气、灰指甲的真菌及各种活菌在内有多少个微生物?答案是3亿~8亿个。是不是很吃惊?微生物的滋生繁衍能力真是超级强和超级迅速啊!一个只有在显微镜下才能观察到的微生物,给它20分钟、半小时,知道会有什么情况发生吗?在环境适宜的情况下,一个微生物不到20分钟,就能培育出它的下一代,不到半小时,它就是五世同堂、享受着天伦之乐的老家长了。幸亏自然界有一只无形的手在协调着,从各方面限制微生物,使它们不能顺利地繁殖下去,否则,照那样的速度发展下去,人类的生存都成问题了。

微生物繁殖快,繁殖的特征也特别,它们整个儿消失在自己的后代之中,却让人们觉得它们好像永远不死。单个细胞的细胞一个变两个,两个变成四个,如此下去,没过一会儿,它的最后一丝痕迹也消失得无影无踪了。

除了微生物繁殖的方式奇特外,子代与父母的区别也很奇特。

对于我们人类来讲,幼年的孩子一般比父母个头小,声音稚嫩,但微生物恰恰相反,幼龄的细菌要比成熟或者老龄的细菌大得多,真有点“青出于蓝而胜于蓝”的味道!

4.神奇的变身术

地球上的生物走过了相当漫长的演化发展阶段。在这样漫长的岁月中,大自然经过了天翻地覆的变化。因为不能适应生存环境的变化,有的生物种类从地球上绝迹,就像恐龙一样;有的生物种类却灵活多变,通过自身的改变来适应自然条件的变化,适应自然的能力异常顽强。

微生物的绝技是适应周边的生存环境,适应环境发生必要的变异。举个例子来说吧,流感病毒最早在1931年就从猪身上分离出来,而且被证明是由它引起人类的流行性感冒。因为流感病毒经常会发生变异,改变了原来的抗原性,原来针对它的有效疫苗就失去了作用。

对先前存在的一切免疫力表现出来的是抗性,因此,迄今为止,人类虽然研制了数十种流感病毒的疫苗,可是流感仍然蔓延流行。

再有就是微生物在长期的对周围环境的斗争中,针对环境的变化会在子代微生物身上产生抗体,医疗领域的耐药性就是一个典型的例子。1943年,青霉素刚刚问世,那时,它对金黄色葡萄球菌作用浓度是0.02毫克/毫升。而20年后,金黄色葡萄球菌有的菌株的抗药性比原始菌株提高了一万倍。20世纪40年代初刚开始使用青霉素时,即使是病情严重的病人,少量的青霉素注入体内都能取得显着的效果。现在,病情严重时,可能会用到数千万个甚至上亿个单位的青霉素!主要原因就是因为病菌在同青霉素抗争的过程中,发生了变异,产生了对青霉素的耐药性,在病人身上青霉素抗生素已失去了功效,使疾病变得越来越顽固,不容易治愈。

5.微生物生态

微生物有属于它自己内部的稳定的生态系统。主要的微生物生态在生物学中分别被形象地称为捕食、抗生、寄生、共生和互生。

捕食又称猎食,一般是指一种大型的生物直接捕捉、吞食另一种小型生物以满足其营养需要的相互关系。

微生物间的捕食关系主要是原生动物捕食细菌和藻类。

它是水体生态系统中食物链的基本环节,在污水净化中也有重要作用。

另有一类是捕食性真菌巧妙地捕食土壤线虫的例子,例如少孢节丛孢菌等,它对生物防治具有一定的作用。

抗生又称拮抗,指由某种生物所产生的特定代谢产物可抑制其他种生物的生长发育甚至杀死它们的一种相互关系。根据拮抗作用的选择性,拮抗可以分为非特异性拮抗和特异性拮抗两类。

在制造泡菜、酸奶青储饲料等过程中,乳酸菌会迅速繁殖产生大量乳酸导致环境的pH值下降,从而抑制其他微生物的生长。这是一种非特异性拮抗,因为这种抑制作用没有特定专一性,对不耐酸细菌均有抑制作用。

许多微生物在生命活动过程中,能产生某种抗生素,可以选择性地抑制或杀死别种微生物,这是一种特异性拮抗。如青霉菌产生的青霉素抑制G+菌,链霉菌产生的制霉菌素抑制酵母菌和霉菌等。

微生物间的拮抗关系已被广泛地应用于抗生素的筛选、医疗保健、食品保藏和动植物病害的防治等领域。

寄生一般指一种小型生物生活在另一种较大型生物的体内(包括细胞内)或体表,夺取较大型生物的营养进行生长繁殖,同时损害甚至杀死后者的一种相互关系。前者称为寄生物,后者称为寄主或宿主。

有些寄生物一旦离开寄主就不能生长繁殖,这类寄生物称为专性寄生物。有些寄生物在脱离寄主以后营腐生生活,这些寄生物称为兼性寄生物。

在微生物中,噬菌体寄生于宿主菌是常见的寄生现象。此外,细菌与真菌、真菌与真菌之间也存在着寄生关系。土壤中存在着一些溶真菌细菌,通常侵入真菌体内,生长繁殖,造成真菌菌丝溶解,最终杀死寄主真菌。真菌间的寄生现象比较普遍,如某些木霉寄生于丝核菌的菌丝内。蛭弧菌与寄主细菌属于细菌间的寄生关系。

寄生于动植物及人体的微生物也极其普遍,常引起各种病害。

所有引起动植物和人类发生病变的微生物统称为致病微生物。致病微生物在细菌、真菌、放线菌、病毒中都有。真菌是主要引起植物病害的致病微生物。能引起人和动物致病的微生物很多,主要是细菌、真菌和病毒。微生物也能使害虫致病,利用昆虫病原微生物防治农林害虫已成为生物防治的重要方面。

共生是指两种生物共居在一起,相互分工合作、相依为命,以至于难分难解,合二为一的极其紧密的一种相互关系。最典型的例子是由菌藻共生或菌菌共生的地衣。前者是真菌(一般为子囊菌)与绿藻共生,后者是真菌与蓝细菌共生。绿藻或蓝细菌进行光合作用,为真菌提供有机养料,而真菌则产生有机酸,用有机酸去分解岩石中的某些成分,为藻类或蓝细菌提供所必需的矿质元素。

另外,根瘤菌与豆科植物之间的关系,牛、羊、鹿、骆驼和长颈鹿等反刍动物与瘤胃微生物之间的关系,都属于共生关系。