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在广阔的自然界中,生活着各种各样的生物,天上飞的、水里游的、地上跑的、土里长的,各种各样,应有尽有。然而,千万不要被眼睛所蒙骗,以为这就是地球上全部的生命,因为除此之外,还有一个肉眼看不见的生命世界。我们之所以无法用肉眼看到它,不是因为它的居民太少,也不是因为它的领地太小,只是因为这个世界的居民身材太过短小。所以啊,科学家们给那里的居民起了个形象的名字:微生物。
按说,微生物是很难被发现的。可尽管它们的身体小到可以忽略不计,却在一个磨镜片的人那里露出了马脚,从此身份暴露……
“磨”出来的微生物
想认识这位发现微生物的奇人,了解微生物被发现的奇事,你恐怕还得回到1675年的荷兰。不推荐你去繁忙的阿姆斯特丹,因为这个怪人至死都没有离开另一个城市——德尔夫特市半步。
行走在德尔夫特的街道上,你兴许会看见当地著名的风俗画家维米尔,他正对着房子和街道写生呢!继续往前走,你会发现我们的目的地——市政府就在不远处。或许你会以为我们正要去面见市长,不过咱可没那份殊荣——在市政府门房处停下就成。透过门房的玻璃往里看,你会大吃一惊——这哪里是门房啊,简直是一个透镜库,大的小的、厚的薄的镜片层层叠叠塞满了整个屋子。在仅有的缝隙中,你终于发现了今天的主角——列文虎克,那个被后世奉为微生物学鼻祖的人。
原来,这个列文虎克是个十足的磨镜狂人,标准的“透镜控”。他从20多岁起就在市政府门房上班。在多数人眼里,看大门可是个乏味至极的工作,可列文虎克却充分利用工作的闲暇,发展起自己的爱好来——磨镜片。自从迷上磨镜片,他每天茶不思饭不想的,早起晚睡,全身心投入到打磨镜片上,简直走火入魔了。而且,他不仅爱打磨精致的透镜,还喜欢透过镜片看身边各种东西——木块、虫子、蝌蚪等。在透镜下,他发现光滑的木块竟然是坑坑洼洼的,虫子像猪一样大,蝌蚪“血液的流动,竟像小河里的水一样,循环流动到各处……”这些新奇的发现,无疑让列文虎克更加痴迷于自己的爱好。
这一天,秋雨淅沥,列文虎克突发奇想,让女儿从外面舀点雨水进来。他小心翼翼地用管子吸了一滴,放在透镜下仔细观察。看了好久,列文虎克突然抓住女儿的手,激动地说:“孩子,你知道你刚才舀回了什么吗?这是一个小王国啊……这是些什么样的居民啊,奇形怪状,有的像个圆球,有的是一根长皮条,有的浑身是毛……”正是这滴不起眼的雨水,让这个守门人开启了通向微生物世界的大门。紧接着,他又找到一个从不刷牙的老头,从他牙齿上取下一些牙垢,加水稀释后仔细观察,发现了几乎同样的场景:有的小东西像小棍一样慢慢移动,有的则像小鱼一样来回穿梭。他不无惊叹地说道:“在一个人的口腔中生活着的小动物,比整个王国的居民还要多!”
发现“小动物”的消息不胫而走,闻讯赶来观看的市民络绎不绝,这事儿甚至惊动了英国王妃——这在当时可是件新鲜事哪!不过,直到更高性能的显微镜被制造出来后,人们才重新审视列文虎克所描述的“小动物”。当意识到它们与人类生存息息相关时,才真正认识到列文虎克为人类作出的伟大贡献。
没错,列文虎克所发现的“小动物”,正是我们今天所说的微生物。
从进化的角度来说,微生物是一类低级的简单生物,代表着生物圈中最为原始的生命形式。一般来说,微生物是指一切肉眼看不见或看不清的微小生物,它们结构简单,个体微小,通常要用显微镜才能看清楚。
微生物大家族的成员种类繁多、各种各样:细菌、古菌、真菌、藻类、病毒、类病毒,等等。就目前所知,细菌大约有6000种,真菌约7万种,而实际数量远不止这些。其实,尽管已知的微生物种类有如此之多,但我们也只认识了微生物世界1%~10%的居民而已。你若非要问这一家族的成员到底有多少,我也只能很抱歉地转达一下科学界的讨论结果——数量多得惊人,但争议也很大。
那它们究竟有多小呢?我们不妨从描述它们的计量单位说起。大家知道,尺子上的最小刻度一般是毫米,而表示微生物的单位则是微米(千分之一毫米)或纳米(千分之一微米)。也就是说,如果一个微生物的直径约为0.5微米的话,那恐怕得有2000个这样的微生物“肩并肩”站在一起,才能占领尺子上那短小的一毫米。一根普通的头发直径约为70微米,由此可以想象,在微生物面前,头发丝可真算得上是庞然大物了。
就目前所知,个头最小的微生物是芬兰科学家发现的纳米细菌,其细胞直径最小只有50纳米。个头最大的微生物,或许是1998年在非洲纳米比亚海岸海底沉积物中发现的纳米比亚硫磺珍珠菌,其直径最大可达0.75毫米,凭肉眼清晰可见。
虽然单个的微生物个体微小,但一旦它们聚集起来,就让人想忽视都难喽。比如食物、水果变质后,它们身上会冒出奇怪的“雀斑”,似乎在向我们发出警告:“食物已被占领,禁止食用。”在柜子里放了很久的衣服、棉被等,也会长出难看的斑,还会散发出一股难闻的味道。当你看到这些斑点时,不要害怕,这不过是霉菌在搞“聚餐”罢了!不瞒你说,我们熟悉的蘑菇其实也属于微生物,它们是大型真菌的一种,你是不是也被它们的体形“欺骗”了很久呢?
有化石记录表明,早在32亿年前,微生物居民就“落户”地球了。这些细小的生物,凭着各自超强的适应能力,在地球的各个角落安家落户。
如今,微生物在地球上几乎无处不在、无孔不入:从我们呼吸的空气,到脚踩的土壤;从喝的水,到吃的食物;从睡的床铺,到穿的衣服鞋子;从人体的皮肤、口腔,甚至到胃、肠道,都是微生物生存的沃土。即便是在极端的环境中,比如上至几万米的高空,下至数千米的深海,温度高达90摄氏度的温泉,冷至零下80摄氏度的南极,我们均能发现微生物的影子。不过,微生物分布最多的地方,还是土壤和海洋。土壤可是微生物的美好家园,在一克肥沃的土壤中,细菌的数量可达数亿乃至几十亿个。
不是吓唬你,人体上就有数万亿微生物。其中,肠道中的微生物数量最多、种类最丰富,大约占人体所有微生物的80%。皮肤也是微生物聚集的重要场所,人体分泌的汗液为微生物提供了丰盛的食物,但经常的淋浴又成为微生物们不得不面对的灭顶之灾。若要在人体上找一个微生物的最佳栖身之所,口腔是再好不过的了。那里不仅有唾液带来的营养和充足的水分,口腔高低不平的表面又为各类微生物提供了居所,因此近百种细菌、真菌和原生生物都能在这里生活。相比之下,胃就不是微生物的好去处,充斥这里的胃酸让大部分微生物受不了,只有少量的微生物在这里“探险”。有科学家认为,人体上细胞与细菌的数量比为1∶10。不过由于微生物体积很小,因此它们只占人类体重的1%~3%,即1个体重50千克的人身上有0.5千克~1.5千克是细菌。大家不妨计算一下,自己身上有多少千克的微生物呢? 人类虽然用肉眼看不见这些小生命,但它们却始终伴随着人类,对人类的生活和生产产生着巨大的影响。
在种类多样的微生物家族中,人们比较耳熟的恐怕是细菌和病毒吧。提起这俩词儿,人们也总是不自觉地把它们与疾病联系在一起。譬如,父母经常在我们耳边唠叨:“饭前便后要洗手,否则细菌跑到肚子里,小心拉肚子。”你或许早就对这些话不耐烦了,但事实上这种提醒很有道理。细菌虽小,但有些的确可以引起疾病,如霍乱、鼠疫等。而病毒更是臭名昭著,天花、肝炎、脑炎等,哪个不是病毒捣的鬼?至今尚未攻克的艾滋病,也是病毒在作祟。
不过,就因为这些原因而把微生物“一棒子打死”,未免有些武断。事实表明,一些微生物虽然在某些方面上搞破坏,却在更大的层面上造福着人类。
虽然有些微生物会导致食物腐败变质,但如果没有它们的存在,死去的动物将会尸横遍野,落下的树叶会堆积成山,我们丢掉的垃圾也会越积越多,总之,自然界的物质将不会实现有序的循环。或许你会觉得自己身上沾满了微生物,脏不可言,但你也要认识到其中大部分还是善意的,它们有的帮助消化,有的分解有毒物质,有的产生某种维生素,它们共同维系着身体的“生态平衡”。
其实,早在人类发现微生物之前,就已经在利用微生物了,并且积累了丰富的经验。进入农业社会后不久,原始人就学会了用剩余的粮食酿酒,并在9000年前开始了最早的啤酒生产。北魏的贾思勰在他的《齐民要术》中,就详细记载了用微生物酿酒、制醋的方法,其中还有防止食物因微生物过度繁殖而变质的措施。
不过,那时的人对微生物的利用,可谓歪打正着,因为他们并不知道有微生物这回事。而今,在对微生物有了初步的认识的前提下,对微生物的利用也就有了更清晰的方向。微生物不仅被用来除虫、清理环境、酿酒,更是广泛应用于医学领域,如青霉素就曾救人无数,被称为人类文明史上最伟大的发明之一。
如今,科技的发展,逐渐揭开了微生物世界的面纱,让我们有幸一睹这个“小人国”的风采,也让我们享受着它们带来的便利与利益。不过,展现在我们面前的,也只不过是冰山一角,我们既不知道它们的全部种类,也不知道它们的总体数量,更不知道在未来它们是敌是友。但是,我们知道一件事,那就是——微生物虽小,微生物世界却很大。
He wants to know more about the world.
他想更了解这个世界。
按说,微生物是很难被发现的。可尽管它们的身体小到可以忽略不计,却在一个磨镜片的人那里露出了马脚,从此身份暴露……
“磨”出来的微生物
想认识这位发现微生物的奇人,了解微生物被发现的奇事,你恐怕还得回到1675年的荷兰。不推荐你去繁忙的阿姆斯特丹,因为这个怪人至死都没有离开另一个城市——德尔夫特市半步。
行走在德尔夫特的街道上,你兴许会看见当地著名的风俗画家维米尔,他正对着房子和街道写生呢!继续往前走,你会发现我们的目的地——市政府就在不远处。或许你会以为我们正要去面见市长,不过咱可没那份殊荣——在市政府门房处停下就成。透过门房的玻璃往里看,你会大吃一惊——这哪里是门房啊,简直是一个透镜库,大的小的、厚的薄的镜片层层叠叠塞满了整个屋子。在仅有的缝隙中,你终于发现了今天的主角——列文虎克,那个被后世奉为微生物学鼻祖的人。
原来,这个列文虎克是个十足的磨镜狂人,标准的“透镜控”。他从20多岁起就在市政府门房上班。在多数人眼里,看大门可是个乏味至极的工作,可列文虎克却充分利用工作的闲暇,发展起自己的爱好来——磨镜片。自从迷上磨镜片,他每天茶不思饭不想的,早起晚睡,全身心投入到打磨镜片上,简直走火入魔了。而且,他不仅爱打磨精致的透镜,还喜欢透过镜片看身边各种东西——木块、虫子、蝌蚪等。在透镜下,他发现光滑的木块竟然是坑坑洼洼的,虫子像猪一样大,蝌蚪“血液的流动,竟像小河里的水一样,循环流动到各处……”这些新奇的发现,无疑让列文虎克更加痴迷于自己的爱好。
这一天,秋雨淅沥,列文虎克突发奇想,让女儿从外面舀点雨水进来。他小心翼翼地用管子吸了一滴,放在透镜下仔细观察。看了好久,列文虎克突然抓住女儿的手,激动地说:“孩子,你知道你刚才舀回了什么吗?这是一个小王国啊……这是些什么样的居民啊,奇形怪状,有的像个圆球,有的是一根长皮条,有的浑身是毛……”正是这滴不起眼的雨水,让这个守门人开启了通向微生物世界的大门。紧接着,他又找到一个从不刷牙的老头,从他牙齿上取下一些牙垢,加水稀释后仔细观察,发现了几乎同样的场景:有的小东西像小棍一样慢慢移动,有的则像小鱼一样来回穿梭。他不无惊叹地说道:“在一个人的口腔中生活着的小动物,比整个王国的居民还要多!”
发现“小动物”的消息不胫而走,闻讯赶来观看的市民络绎不绝,这事儿甚至惊动了英国王妃——这在当时可是件新鲜事哪!不过,直到更高性能的显微镜被制造出来后,人们才重新审视列文虎克所描述的“小动物”。当意识到它们与人类生存息息相关时,才真正认识到列文虎克为人类作出的伟大贡献。
没错,列文虎克所发现的“小动物”,正是我们今天所说的微生物。
从进化的角度来说,微生物是一类低级的简单生物,代表着生物圈中最为原始的生命形式。一般来说,微生物是指一切肉眼看不见或看不清的微小生物,它们结构简单,个体微小,通常要用显微镜才能看清楚。
微生物大家族的成员种类繁多、各种各样:细菌、古菌、真菌、藻类、病毒、类病毒,等等。就目前所知,细菌大约有6000种,真菌约7万种,而实际数量远不止这些。其实,尽管已知的微生物种类有如此之多,但我们也只认识了微生物世界1%~10%的居民而已。你若非要问这一家族的成员到底有多少,我也只能很抱歉地转达一下科学界的讨论结果——数量多得惊人,但争议也很大。
那它们究竟有多小呢?我们不妨从描述它们的计量单位说起。大家知道,尺子上的最小刻度一般是毫米,而表示微生物的单位则是微米(千分之一毫米)或纳米(千分之一微米)。也就是说,如果一个微生物的直径约为0.5微米的话,那恐怕得有2000个这样的微生物“肩并肩”站在一起,才能占领尺子上那短小的一毫米。一根普通的头发直径约为70微米,由此可以想象,在微生物面前,头发丝可真算得上是庞然大物了。
就目前所知,个头最小的微生物是芬兰科学家发现的纳米细菌,其细胞直径最小只有50纳米。个头最大的微生物,或许是1998年在非洲纳米比亚海岸海底沉积物中发现的纳米比亚硫磺珍珠菌,其直径最大可达0.75毫米,凭肉眼清晰可见。
虽然单个的微生物个体微小,但一旦它们聚集起来,就让人想忽视都难喽。比如食物、水果变质后,它们身上会冒出奇怪的“雀斑”,似乎在向我们发出警告:“食物已被占领,禁止食用。”在柜子里放了很久的衣服、棉被等,也会长出难看的斑,还会散发出一股难闻的味道。当你看到这些斑点时,不要害怕,这不过是霉菌在搞“聚餐”罢了!不瞒你说,我们熟悉的蘑菇其实也属于微生物,它们是大型真菌的一种,你是不是也被它们的体形“欺骗”了很久呢?
有化石记录表明,早在32亿年前,微生物居民就“落户”地球了。这些细小的生物,凭着各自超强的适应能力,在地球的各个角落安家落户。
如今,微生物在地球上几乎无处不在、无孔不入:从我们呼吸的空气,到脚踩的土壤;从喝的水,到吃的食物;从睡的床铺,到穿的衣服鞋子;从人体的皮肤、口腔,甚至到胃、肠道,都是微生物生存的沃土。即便是在极端的环境中,比如上至几万米的高空,下至数千米的深海,温度高达90摄氏度的温泉,冷至零下80摄氏度的南极,我们均能发现微生物的影子。不过,微生物分布最多的地方,还是土壤和海洋。土壤可是微生物的美好家园,在一克肥沃的土壤中,细菌的数量可达数亿乃至几十亿个。
不是吓唬你,人体上就有数万亿微生物。其中,肠道中的微生物数量最多、种类最丰富,大约占人体所有微生物的80%。皮肤也是微生物聚集的重要场所,人体分泌的汗液为微生物提供了丰盛的食物,但经常的淋浴又成为微生物们不得不面对的灭顶之灾。若要在人体上找一个微生物的最佳栖身之所,口腔是再好不过的了。那里不仅有唾液带来的营养和充足的水分,口腔高低不平的表面又为各类微生物提供了居所,因此近百种细菌、真菌和原生生物都能在这里生活。相比之下,胃就不是微生物的好去处,充斥这里的胃酸让大部分微生物受不了,只有少量的微生物在这里“探险”。有科学家认为,人体上细胞与细菌的数量比为1∶10。不过由于微生物体积很小,因此它们只占人类体重的1%~3%,即1个体重50千克的人身上有0.5千克~1.5千克是细菌。大家不妨计算一下,自己身上有多少千克的微生物呢? 人类虽然用肉眼看不见这些小生命,但它们却始终伴随着人类,对人类的生活和生产产生着巨大的影响。
在种类多样的微生物家族中,人们比较耳熟的恐怕是细菌和病毒吧。提起这俩词儿,人们也总是不自觉地把它们与疾病联系在一起。譬如,父母经常在我们耳边唠叨:“饭前便后要洗手,否则细菌跑到肚子里,小心拉肚子。”你或许早就对这些话不耐烦了,但事实上这种提醒很有道理。细菌虽小,但有些的确可以引起疾病,如霍乱、鼠疫等。而病毒更是臭名昭著,天花、肝炎、脑炎等,哪个不是病毒捣的鬼?至今尚未攻克的艾滋病,也是病毒在作祟。
不过,就因为这些原因而把微生物“一棒子打死”,未免有些武断。事实表明,一些微生物虽然在某些方面上搞破坏,却在更大的层面上造福着人类。
虽然有些微生物会导致食物腐败变质,但如果没有它们的存在,死去的动物将会尸横遍野,落下的树叶会堆积成山,我们丢掉的垃圾也会越积越多,总之,自然界的物质将不会实现有序的循环。或许你会觉得自己身上沾满了微生物,脏不可言,但你也要认识到其中大部分还是善意的,它们有的帮助消化,有的分解有毒物质,有的产生某种维生素,它们共同维系着身体的“生态平衡”。
其实,早在人类发现微生物之前,就已经在利用微生物了,并且积累了丰富的经验。进入农业社会后不久,原始人就学会了用剩余的粮食酿酒,并在9000年前开始了最早的啤酒生产。北魏的贾思勰在他的《齐民要术》中,就详细记载了用微生物酿酒、制醋的方法,其中还有防止食物因微生物过度繁殖而变质的措施。
不过,那时的人对微生物的利用,可谓歪打正着,因为他们并不知道有微生物这回事。而今,在对微生物有了初步的认识的前提下,对微生物的利用也就有了更清晰的方向。微生物不仅被用来除虫、清理环境、酿酒,更是广泛应用于医学领域,如青霉素就曾救人无数,被称为人类文明史上最伟大的发明之一。
如今,科技的发展,逐渐揭开了微生物世界的面纱,让我们有幸一睹这个“小人国”的风采,也让我们享受着它们带来的便利与利益。不过,展现在我们面前的,也只不过是冰山一角,我们既不知道它们的全部种类,也不知道它们的总体数量,更不知道在未来它们是敌是友。但是,我们知道一件事,那就是——微生物虽小,微生物世界却很大。
He wants to know more about the world.
他想更了解这个世界。