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人类观察到微生物不到400年的时间,但它们已经生活了35亿年了

日期:2019/1/6 16:58:24 点击?#38382;?nbsp;646 发布单位:天义生物谷  录入:李清

我们看不到它们,它们?#20174;?#25105;们“亲密接触?#20445;?#19968;张流通着的纸币上有30 万~ 3700 万个微生物, 简直就是一艘“航空母舰?#20445;?#25105;们随手抓起一把土壤,里面至少有几百种微生物,包括大约10亿个细菌,12 万个真菌和2.5 万个藻类;我们以为刷得洁白的卫生间一定很干净,事实上,无数的微生物可能正在角落里嘲笑我们。

“可爱的小动物”

1865 年,法国一个城市里所有酒厂制造的啤酒都莫名其妙地变得特别酸,致使啤酒无法售出。于是,酒厂老板们请来当时著名的化学家巴斯德帮助解决啤酒发酸的问题。

巴斯德把发酸的啤酒和不发酸的啤酒分别放到显微镜下观察,经过无数次的比较,终于弄清了原因。原来是一种叫乳酸杆菌的细菌在作怪,是它们使啤酒中的酒精变酸从而使啤酒无法下咽。巴斯德指出:要想啤酒不发酸,只需将其加热到60℃并保持30 ?#31181;?#24038;右,把乳酸杆菌杀死。这就是著名的“巴斯德消毒法?#34180;?/span>

这是微生物史上的一个著名的故事,巴斯德也因其在微生物领域的卓越功勋被誉为“细菌?#32933;俊薄?#19981;过,巴斯德并不是第一个发现微生物的人。微生物进入人类?#21491;?#26159;在17 世纪中叶,荷兰有一个名叫列文·虎克的人,

他还在当学徒时就产生了一个新奇而大胆的想法:如果能制造一种特殊的镜片,可以?#33469;?#21040;的东西放大许多倍,用它来观察那些微小的物体,那该有多好。于是,他开始了艰苦的磨制显微镜镜片的工作。经过艰辛的劳动,他终于做成了可以放大近200 倍的世界?#31995;?#19968;台显微镜。

列文·虎克曾经找到一个从不刷牙的老头,从他的牙缝里取下牙垢,然后放在显微镜下观察。镜?#38450;?#30340;世界让他惊呆了:牙垢里?#35895;?#26377;许许多多小生物,它们像鱼儿一样来回?#21619;?#20294;是,由于当时科学还不发达,就连他?#32422;?#20063;不知道发现这些细菌有什?#20174;?#22788;,他只是把它们叫做“可爱的小动物?#34180;?/span>

微生物的世界

人类在遥远的古代就知道,将果实或者粮食按一定工序贮存起来,可以变成美味的酒;用盐浸制食物,可以防?#22434;?#28866;。古人也注意到,有时健康的人会突然得病死亡,与病人接触过的人?#19981;?#26579;病而亡,但他们并不知道这是怎么回事。直到列文·虎克发现显微镜下的“小动物?#20445;?#24052;斯德?#32440;?#31034;出它们与人类的关系,人类才得以了解到这个微观的世界。

现在我们通常所说的“微生物?#20445;?#24847;?#26438;?#26377;肉眼看不到但具有生命现象的生物,包括细菌、病毒、真菌和一些原生藻类,以及古生菌等。

人类观察到微生物还不到400 年的时间,但它们在地球上已经生活了许久。地球诞生至今已有46 亿年,最早的微生物在35 亿年前就已经出现在地球上,而人类出现在地球上不过几百万年的历史。由于微生物只怕“明火?#20445;?#25152;以地球上除活火山口以外,都是它们的领地,它们生存在人或动植物的体内、空气稀薄的高空、高压的深海以及极冷极热的环境下,就算是在?#35828;?#31449;的废料堆中,它们也能生活得怡然自得。

微生物的数量极其庞大,据估计,全球一共有单细胞生物5×1030 种。它们十分渺小,一般只有几个微?#29366;?#23567;,几十个细菌并排在一起才有一根头发丝那么粗。

我们偶尔?#19981;?#22312;面包或者水果上看到一块块的霉斑,那是数以百万计的微生物集合成的菌落。在显微镜下,它们一般?#26159;?#29366;、杆状及螺旋状,当然还有一些特殊的形态,比如“SARS”病毒就是典型的冠?#24202;?#27602;,

在显微镜下,它呈放射冠状,宛如妖艳的有毒之花。还有一些肉眼可见的特殊的微生物——我们所食用的蘑?#20581;?#21487;不要以为它们是蔬菜,它们是由大型真菌发育而来的,我们所看见和食用的“肉质”是它们的子实体,也就是呈伞状的那部分。灵芝等珍贵药材也都属真菌类微生物。

大凡渺小的生物都有惊人的生命力,比如大肠杆菌,它们的繁殖力惊人,只要条件适宜,20 ?#31181;?#23601;能分裂一次,一分为二,二变为四,四分为八……如果无限分裂下去,一个大肠杆菌在24 小时内产生的后代的总重量相当于4 个地球的重量!

不过,这种?#22987;?#20309;级数的繁衍,常常受环境、食物等条件的限制,实际上不可能无止境地进?#23567;?/span>

微生物与生命起源

微生物在地球上已经存在几十亿年了,科学家有理由相信:它们可能和生命起源有关,对它们进行研究也许能带来有关地外生命的启示。在地球生命起源的时候,从有生命现象的单细胞生物到多细胞生物,微生物可能参与了其中复杂的生物化学?#20174;Γ?#29978;至本身就进化成为多细胞生物的一部分,例如植物细胞中的用于光合作用的叶绿体,在形态和光合作用的机能方面,都与光合自养的细菌和单细胞藻类相似。科学家推断,在漫长的进化中,这些古老的细菌和藻类被较大的生物体所捕获,融入到细胞中,共同进化成了细胞中的?#25215;?#32454;胞器,继续发挥这些生理功能。

在地球上一些特殊的环?#24120;?#22914;水压高达1140 个大气压的太平洋海底、炎热的赤道海域、寒冷的南极冰川、高?#21619;?#30340;死海和各类强酸和强碱性环?#24120;?#26222;通生物是难以生存的,而微生物却能繁衍下去。科学家相信,生命有可能就是从这些极端环境中诞生的。美国地质化学?#20197;?#22312;位于美国爱达荷州地表以下200 米的地热温泉中发现了一种靠氢气和二氧化碳生活的太古生物。

这个重大发现表明,不仅在类似地球生态的其他星球上可能有生命存在,在仅有氢气和二氧化碳的星球上也可能有生命的萌芽。如果微生物能在这些极端环境下生存,那么在火星等星球上就可能有生命存在或者将会有生命诞生。甚至有人假设最初的地球生命来自火星,因为那些耐极端环境的微生物可能是在火星上进化出来的,?#34987;?#26143;受到?#19981;?#26102;,被崩裂的石块带到了地球,从而才有了今天的地球生命。科学家已经开始对西伯利亚永久冻结地带(与火星的环境和木星卫星的环境相似)和中国的新疆干旱戈壁进行科考,希望通过对相似环境的微生物研究,来推断地外生命是否存在。

微生物与人类生活

“你在一天中能遇到多少生物?”你能回答这个问题吗?

我们看不到它们,它们?#20174;?#25105;们“亲密接触?#20445;?#19968;张流通着的纸币上有30 万~ 3700万个微生物, 简直就是一艘“航空母舰?#20445;?#25105;们随手抓起一把土壤,里面至少有几百种微生物,包括大约10 亿个细菌,12 万个真菌和2.5 万个藻类;我们以为刷得洁白的卫生间一定很干净,事实上,无数的微生物可能正在角落里嘲笑我们。当然,这些微生物大多是非致病的。

还有一个问题:这些微生物与我们的生活有着怎样的联系?早上你喝了?#26723;?#30340;牛奶,不仅有难闻的酸味并?#19968;?#20250;让你拉?#20146;櫻?#20294;如果是可口的酸奶,

不仅会让你食欲大增而且营养丰富;你在准备佳肴时,使用?#20174;?#21644;醋让食物更鲜美,还摆上了美酒和别具风味的泡菜;你感冒了,为了早点好起来,你服用了抗生素。这些都是各种微生物的产物。

人类的日常生活离不开微生物的帮助。乳酸菌和酵母发酵工艺被广?#27827;?#29992;于各类饮料、

调味品和食品添加剂等生产中;利用微生物发酵,形成了氨基酸产业和新兴的生物制药工业;在废水处理和消除环境污染方面,它们也日益受到重视。

如上文所说,列文·虎克在牙垢中观察到了微生物,在我们的体内,也有一个庞大而且与我们的健康密切相关的微生物世界。不要说在我们的皮肤和头发里的微生物部落,在我们的内脏中就有近90 万亿个细菌正“安营扎寨?#34180;?#25105;们之所以会长龋齿,不是真的有蛀虫,而是因为口腔中有各种细菌生存,它们在分解利用食物中的糖类时产生许多有机酸,会腐蚀牙齿,留下?#33469;?#30340;小洞和黑斑。

人的大肠更是微生物的天堂,因为那里有丰富的食物,合适的酸碱度和温?#21462;?#36825;些菌?#21644;?#24120;对人体没有危害,相反它们还有一个文雅的名字——“益生菌?#20445;?#24847;指有利于生命)。这些益生菌?#32487;?#20869;微生物总量的约80%,它们在自我繁殖生活的同时也为人体做出了许多贡献,它们可以提供维生素B1、B2、B3、K,叶酸及氨基酸等物质,帮助人体?#21040;?#39135;物,参与食物的消化和吸收。

人体的皮肤和体内都有数量庞大、种类繁多的微生物?#28023;?#20294;通常它们和我们的身体相处融洽,它们中的绝大多数都是非致病的。但是,当致病菌进入我们体内或者体内微生物?#20309;?#20081;时,我们就有可能因不能抵抗它们而生病。

人类与微生物的世纪战争

如果感冒了,你怎么办?也许你会说:“?#19968;?#29992;些青霉素。”你使用了青霉素,很快康复了。但是,下一次你感冒时,它还会有用吗?

在大多数时间里,我们和微生物和平共处,但有时这个动态的平衡?#19981;?#31361;然被打?#21860;?#22312;世界上的第一种抗生素——青霉素被发?#31181;?#21069;,每年有数以百万计的人死于某种在今天可以被轻易治愈的传染病。

青霉素的发现归功于一次?#20197;?#30340;过失。1928 年,亚历山大·弗莱明外出度假时,把实验室里的培养皿中正生长着细菌这件事忘了。3 周后,当他回到实验室时发现,在一个与空气意外接触过的金黄色葡萄球菌培养皿中,长出了一团青绿色霉菌。他用显微镜观察这团霉菌,结果发现其周围的葡萄球菌菌落都被溶解了,这意味着霉菌的某种分泌物能?#31181;破?#33796;球菌。鉴定表明,上述霉菌为青霉菌,弗莱明将其分泌的抑菌物质称为青霉素。青霉素的发?#36136;?#20154;类与疾病斗争史上的一座丰碑,随着抗生素时代的来临,人类的平均寿命增加了15 年。

有了各类抗生素,许多瘟疫已经被我们消灭,我们似乎可以陶醉在这场战斗的胜利中了。然而,时至今日,虽然我们已经有了更多更好的抗生素,但越来越多的可怕疾病随之而来:人类非但没有将这些微小的生物统统消灭,反而使更多更?#35759;?#20184;的致病菌出现。原因何在?由于滥用抗生素,这些微生物因本身的适应和保护机制,很快发生了变异,具有越来?#35282;?#30340;耐药性,人类的免疫能力却越来越低。人类与这些致病菌的战斗陷入一个怪圈?#27827;?#26356;强效的抗生素,人类取得了短暂的胜利,然后致病菌?#26438;?#21464;异并产生抗药性,然后再次感染人类。

在这场人类与微生物的战斗中,人类似乎处于下风,科学家分离得到新的抗生素的速度远不及致病菌的变异和适应速?#21462;?#32463;过半个多世纪的使用,当初的“抗菌功臣”青霉素在很多临床使用上已经失效。科学?#20197;?#35328;,如果人类不跳出使用抗生素这个怪圈,即便是普通的感冒,很快也将难以治愈。这并非危?#36816;?#21548;,全球已经发现多例由于抗生素失效导致普通感染死亡的病例。在各种抗生素的变相筛选下,还会导致普通致病菌进化变异出能抵抗所有抗生素的“超级细菌?#20445;?#36825;些具有超强耐药性的怪物在人类自身的?#24052;?#27874;助?#20581;?#19979;,对人类展开反击,成为人类的噩梦。

 
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