我是昭君,我想记录我生活工作的点点滴滴,今天是我每日一篇文章的第858天。
这是一种到处都有,我们却看不见的东西。它就是微生物。说到微生物,我们很容易想到细菌,病毒这些。实际上,微生物包括细菌,病毒,真菌以及一些小型的原生生物,显微藻类等等在内的一大类群体。
关于真菌的知识,我们在昨天分享的《真菌伞下的秘密》里已经学习到了。今天我们主要来认识一下细菌和病毒。
由于微生物通常只有一粒沙子的百分之一到万分之一大小。所以,在显微镜出现以前,人们没有亲眼见过这些遍布世界的微小生物。直到十七世纪末,一位喜欢磨镜片的荷兰商人安东尼·列文虎克,组装出了一个最原始的显微镜。人类才第一次观察到了微生物。
最大的微生物是寄生虫,尺寸是微米级,用光学显微镜就能观察到。而最小的微生物是病毒,尺寸在纳米级,直到电子显微镜发明出来才被人们观察到。
病毒的结构极其简单,甚至没有完整的细胞结构。只有一条DNA或者RNA以及蛋白质的外壳。不过别看病毒的体型小,它们可是最危险的微生物。病毒需要寄生在宿主细胞中,才能进行繁殖。它像一个强盗一样悄悄溜进细胞,改写细胞程序,让细胞成为一个生产病毒的机器。很快就衍生出一支可怕的病毒大军了。
而细菌的行为方式跟病毒就相差很大。细菌比病毒要大很多,自己有完整的细胞结构,可以进行自我繁殖。细菌种类繁多,无处不在。不过,不要一提起细菌就害怕。在千万种细菌当中有99.9999%都是对人类无害的。
我们的身体中就有大约五十万亿到一百万亿个温和且有益的细菌。比如生活在我们肠道里的双歧杆菌,乳酸杆菌,就能帮助我们消化以及合成身体需要的维生素。还有一些细菌,能够和免疫系统并肩作战,击退入侵的病原体。不过那一小部分,能够让人生病的细菌,也够让我们头疼了。
比如广泛存在于环境当中的金黄色葡萄球菌,就是引起食物中毒的主要凶手之一。和病毒寄生在细胞当中不同,细菌主要通过生成毒素,来扰乱人体的正常运转。
在我们的日常生活中,每天都会接触到许多的有害细菌和病毒。而我们的身体,就像一个组织严明,防线坚固的国家一样抵御着这些敌人的入侵。身体的第一道防护网就是皮肤和粘膜,这是我们抵御微生物入侵第一道坚固的防线。但是如果皮肤上出现了伤口,这些病毒和细菌就有机会悄悄溜进去了。
不过别怕,除了防线,我们的身体里还有一个由多种细胞部队组成的庞大群团呢。这个军团就叫做免疫系统,战斗在第一线的士兵叫做巨噬细胞。
巨噬细胞24小时在线的哨兵,它们顺着血液游走在身体各处。清理细胞残余,侦察入侵的不速之客,一旦它发现了异常的个体,就会扑上去一口吞掉。不过巨噬细胞虽然战斗力也很强,但它们不是战斗的主力军,如果敌人比较多,巨噬细胞就会向免疫系统发出求救信号。
第一批到达战场的就是我们的野战部队中性粒细胞。中性粒细胞是白细胞的一种,它们数量众多,一旦接受到入侵信号就会马上赶赴战场。中性粒细胞会抓住敌人,吐出一种叫做“自由基”的酸液。
细菌或者被病毒入侵的细胞就会被这种酸液灼伤溶解掉,不过由于中性粒细胞的表皮非常薄。在攻击时常常也会受到牵连,与敌人同归于尽。除了负责战斗的前线士兵,免疫系统中还有负责制定战斗策略的军官,那就是树突状细胞。
这种细胞就像它的名字一样,长得像纵横交错的树枝一样。这种形态让树突状细胞拥有眼观六路耳听八方的能力,它从前线收集到入侵者的信息,迅速传递给二线部队,淋巴细胞是免疫系统中的特种部队。
相较于巨噬细胞,中性粒细胞等一线士兵对病原体的一视同仁,淋巴细胞则是在收到情报,判断出敌人的身份后才开始动作。虽然淋巴细胞出动比较慢,但作战更加精准。
淋巴细胞分为T细胞和B细胞,T细胞负责快速精准地与病原体作战,战斗力更强。而B细胞则能够制作出针对性的,大规模杀伤性武器。
抗体是针对病原体最有效的武器。而且一旦B细胞与某一种病原体作战之后,就能记录下抗体的制作过程,下次再遇到就能迅速地制作出武器了。
免疫系统与病原体作战的过程,还有更多的精彩细节。如果大朋友小朋友感兴趣的话,不妨一起看一下《微生物的秘密战争》。这本书用有趣的比喻,介绍了免疫系统是如何与侵入的微生物作战的。中性粒细胞的“自杀式的袭击”,树突状细胞的“嫌犯素描像”。B细胞的武器攻击,相信孩子们一定能在新奇有趣的阅读中,更加了解我们的身体。
说起微生物,孩子们也许有点儿害怕,但这本书里鲜艳可爱的插图,会让孩子们看到一个丰富多彩的微生物的世界。这个肉眼看不见的微观世界与我们息息相关。而我们对它们的了解远远不够。小朋友们或许对细菌长什么样子非常好奇。如果有机会看到显微镜下的世界,你就会发现它们个个像小水母一样,体态灵活形态多样,这种柔软的身体有利于它们繁殖。
细菌的繁殖方式和细胞很像,先在体内复制出重要的DNA。这可是保证细菌能够正常生活的重要程序信息。然后细菌从中间缩紧,一分为二,这样细菌就变成两个了。
细菌通常还有着漂亮的颜色,比如粉红色的嗜盐杆菌,绛紫色的紫硫菌,蓝色或绿色的蓝细菌。有时候在这些细菌聚集的地方,我们就能用肉眼观察到这种颜色了。
比如聚集了嗜盐杆菌的盐田就是粉红色的。那么还有一个问题,细菌有味道吗?
答案是有的。很多时候细菌的味道我们可以闻到,比如夏天天气很热的时候,我们就会出很多汗。有时候闻到臭臭的汗味,我们分泌的汗液主要成分就是水和盐。怎么会有这种味道呢?
其实,这种臭臭的味道是细菌在作怪。我们的皮肤上存在着许多的细菌,汗液中除了水和盐,还有少量的脂肪,蛋白质等等。这些可是细菌不可错过的好食物。细菌分解掉这些营养物质,生成了有味道的氨,这就是臭汗味的来源了。
不过,细菌也不全是我们不喜欢的味道。也有些细菌的味道非常小清新,比如说绿脓杆菌闻起来,有点儿像山梅花的味道,放线菌则有雨后泥土的芳香。
刚刚提到的这些生活在我们皮肤上的细菌,喜欢吃我们排出的脂肪,蛋白质等等。其实,不同的微生物喜欢吃不同的食物。在我们的消化系统中,就存在着许多的有益细菌。而这些盟友在帮助我们工作的时候,也会享用一些我们吃的东西。
所以说它们跟我们的饮食类似,只不过它们的饭量就小很多了。科学家们发现一些既苗条又健康的人,肠道里所拥有的菌群,在肥胖者或糖尿病人体内并不存在。
这些细菌群体被称为“正常菌群”,还有一些细菌的口味非常非常独特,它们喜欢吃氢气,甚至石油。比如球形赖氨酸芽孢杆菌的食物,主要是碳氢化合物和石油中所含的重金属。
所以,研究人员开始利用这些细菌来净化石油污染的地方。有时候即使面对同类,细菌也会毫不犹豫地扑上去咬上几口。而相比较细菌食物的多种多样,病毒就显得专一了。
由于病毒结构简单,当我们没有侵入细胞时,就无所事事地游荡着,可以不吃不喝。但一旦侵入细胞,它们就会夺取细胞的控制权,让细胞成为一个没有感情的复制病毒的机器。病毒也会从细胞中汲取营养。当然,病毒也不是专属于人类的敌人,一些病毒也会袭击细菌。
总而言之,在微生物的世界里,它们会毫不留情地为了生存而奋力厮杀。虽然从十七世纪列文虎克,组装出显微镜时,人类才真正地开启了观察微生物世界的大门。但是微生物的历史早在32亿年前就开始了,地球形成之初还没有氧气。
科学家们认为,最早出现的生命形态是厌氧性异养细菌。比如甲烷菌这类古细菌,它们只能利用现成的,有机物来维持自己的生命活动。大约在32亿年前,地球上出现了蓝细菌。就是我们说的蓝藻。
这时的蓝细菌已经可以利用光能进行光合作用,放出氧气,为以后出现的各种好氧性生物,打下生存的基础。
此后,各类生命类型沿着进化途径陆续出现了。直到200万年前人类也诞生了。4000多年前,我们的祖先已经有了关于谷物酿酒的记录。这个过程利用了酵母菌在内的几种微生物的作用。这或许是人类对微生物早期的利用,后来在防治狂犬病和天花上积累的丰富经验。其实也就是现在利用微生物疫苗防治疾病的基础。
十七世纪列文虎克解决了观察微生物的第一个障碍之后的两百年里。微生物的研究停留在形态描述和分类阶段。
十九世纪法国著名微生物学家巴斯德,将微生物研究推到了生理学阶段。在他著名的曲颈瓶实验的基础上,巴斯德提出了加热灭菌法,也就是我们现在熟知的巴氏消毒法。
由于三个女儿的染病去世,他开始致力于研究致病的微生物,开启了寻找病原菌的黄金时代。除此之外,巴斯德还发明了狂犬疫苗在内的几种疫苗,为医疗事业做出了巨大的贡献。
二十世纪以来,微生物逐渐渗透到工业,农业,医学等领域,相信未来也会有更多意想不到的发现。如果您的孩子对这个显微镜下的世界感兴趣,有条件的话不妨购入一台显微镜,和孩子一起培养细菌,制作装片。
观察生活中常见的微生物,也可以通过生活现象启发孩子们关于微生物的概念。比如说水果是怎么腐烂的?粮食是怎么变成啤酒的?为什么过期食物吃了会肚子痛?这些问题的答案,你可以和孩子一起去书里面寻找。