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第67章 生物技术(15)

细菌中,有的“赤身裸体”,一丝不挂,有的却穿着一身特别的“衣服”,这就是包围在细胞壁外面的一层松散的黏液性物质,称为荚膜,它既是细菌的养料贮存库,又可作为“盔甲”,起着保护层的作用。对病菌来说,荚膜还与致病力密切相关,比如肺炎球菌能使人得肺炎,但若失去了荚膜,就如解除了武装,没有致病力。

当细菌遇到干燥、高温、缺氧或化学药品等恶劣环境时,它们还能使出一个绝招,就是几乎全部脱去身体中的水分,从而使细胞凝聚成椭圆形的休眠体,这就是芽孢。芽孢在干燥条件下过几十年仍有活力,一旦环境变得适宜,芽孢就会吸水膨胀,又成为一个有活力的菌体。

单个细菌是无色透明的,为了便于鉴别,需要给它们染上颜色。1884年丹麦科学家革兰姆创造了一种复染法,就是先用结晶紫液加碘液染色,再用酒精脱色,然后用稀复红液染色。经过这样的处理,可以把细菌分成两大类,凡能染成紫色的,叫革兰氏阳性菌;凡被染成红色的,叫革兰氏阴性菌。这两类细菌在生活习性和细胞组成上有很大差别,医生常依据革兰氏染色法,选用药物,诊治疾病。为纪念革兰姆,复染法又称革兰氏染色法。

细菌家族的成员,如果固定在一个地方生长繁殖,就形成了用肉眼能看见的小群体,叫菌落。菌落带有各种绚丽的色彩,如绿脓杆菌的菌落是绿色的,葡萄球菌的菌落是金黄色的。细菌菌落的形状、大小、厚薄和颜色等特点,是鉴别各种菌种的依据之一。弗莱明就是通过观察到金黄色的葡萄球菌落减少或消失,从而发现“吃”掉葡萄球菌的青霉素,划时代地揭开了抗菌素的秘密。

放线菌有何功绩

医生常常使用链霉素、红霉素这一类抗生素药物治病,使许多病人逐渐好转。抗生素的主角就是大名鼎鼎的放线菌。放线菌的个体由一个细胞组成,这与细菌十分相似,因此它们常被当做细菌家族中的一个独立的大家庭。不过,放线菌又有许多真菌家族的特点,例如菌体由许多无膈膜的菌丝体组成,所以从生物进化的角度看,它是介于细菌与真菌之间的过渡类型。

放线菌有许多交织在一起的纤细菌体,叫菌丝。这些菌丝分工不同,有的“埋头大吃”,这是专管吸收营养的基质菌丝;有的朝天猛长,这是作为放线菌成长发育标志的气生菌丝。放线菌长到一定阶段便开始“生儿育女”。它们先在气生菌丝的顶端长出孢子丝,等到成熟之后,就分裂出成串的孢子。孢子的外形有的像球,有的像卵,可以随风飘散,遇到适宜的环境,就会在那里“安家落户”,开始萌生成新的放线菌。

放线菌大量存在于土壤中。它们中绝大多数是腐生菌,能将动植物的尸体腐烂、“吃”光,然后转化成有利于植物生长的营养物质,在自然界物质循环中立下了不朽的功勋。还有一种叫弗兰克氏菌,生长在许多非豆科植物的根瘤里,能固定大气中的氮,成为植物能利用的氮肥。放线菌还有许多贡献。目前发现的几千种抗生素中,有一半以上是由放线菌产生的。它的菌落颜色鲜艳,呈放射状,对人体无害,因此,人们常用它作食品染色剂,既美观,又安全。利用放线菌还可以生产维生素B12、蛋白酶和葡萄糖异构酶等医药用品。

虽然个别类的放线菌对人类有害,例如分枝杆菌能引起肺结核和麻风病等,但这些比起放线菌的功绩来,实在是微不足道的。

谁是微生物中的巨人

在大自然中,生活着一大类人的肉眼看不见的微小生命。无论是繁华的现代城市,富饶的广大田野,还是人迹罕至的高山之巅,辽阔的海洋深处,到处都有它们的踪迹。这一大类微小的“居民”称为微生物,它们和动物、植物共同组成生物大军,使大自然显得生机勃勃。微生物王国是一个真正的“小人国”,这里的“臣民”分属于细菌、放线菌、真菌、病毒、类病毒、立克次氏体、衣原体、支原体等几个代表性家族。这些家族的成员,一个个小得惊人。就以细菌家族的“大个子”杆菌来说,让3 000个杆菌头尾相接“躺”成一列,也只有一粒米那么大;让70个杆菌“肩并肩”排成一行,刚抵得上一根头发丝那么宽;相当于全地球总人口数(60多亿)那么多的细菌加在一起,才有一粒芝麻的重量。

微生物如此之小,人们只能用“微米”甚至更小的单位“埃”来衡量它。大家知道,1微米等于1‰毫米。细菌的大小,一般只有几个微米,有的只有01微米,而人的眼睛大约只有分辨006毫米的本领,难怪我们无法看见它们。

微生物是怎样被人们发现的呢?说来有趣。300多年前,荷兰有个名叫列文虎克的人,他读书虽然不多,但热爱科学,富有刻苦钻研的精神,还有一手高明的磨制放大镜技术。他用自己磨制的镜片,制作了一架能把原物放大200多倍的简单的显微镜。一天,列文虎克从一个老头的牙缝里取下一点残屑来观察,竟然发现那里面有无数各种形状的小家伙蹦来跳去,令人眼花缭乱。他惊奇得几乎不相信自己的眼睛。列文虎克精心地把这些小家伙的形状描绘下来,他说:“这个老头嘴里的‘小动物’,要比整个荷兰王国的居民多得多……”这以后,他继续观察了各种容器的积水,以及河水、井水、污水等,都发现有这样一个芸芸众生的“小动物”世界。列文虎克第一个通过显微镜看到了细菌,为人类敲开了认识微生物的大门。从此,人们借助显微镜一一揭开了微生物的奥秘。

当然,微生物也有看得见的。比如食用的蘑菇,药用的灵芝、马勃等都是微生物。生物学家曾在捷克发现一种巨蕈,属于真菌族微生物范畴,你猜它有多大?——直径4米多,重达100多千克。它不仅是微生物大家族中的“巨人”,而且在整个生物世界里也不算“小个子”了。

哪种菌是微生物王国中最大的家族

真菌是微生物王国中最大的家族,它的成员约有25万种。真菌这个名字听起来好像陌生,其实生活中你经常接触到它。例如,味道鲜美的蘑菇,营养丰富的银耳、木耳,延年益寿的灵芝,利水消肿、健脾安神的茯苓,保肺益肾、止血化痰的冬虫夏草,诸如此类早为人们所熟悉的名菜佳肴、珍奇药物,都是真菌大家族的成员;酿酒、发面、制酱油,都离不开酵母菌或霉菌的帮助,而它们正是真菌大家族的杰出代表。

从生物进化的过程来看,真菌的诞生要比细菌晚10亿年左右,所以它是微生物王国中最年轻的家族。它们和细菌、放线菌最根本的区别,是真菌已经有了真正的细胞核。因此人们把真菌的细胞叫做真核细胞。从原核细胞发展到真核细胞,是生物进化史上的一件大事。真菌具有多细胞结构,能产生孢子进行有性和无性繁殖。虽然蘑菇、猴头这一类真菌长得又高又大,样子很像植物,但它们的细胞壁里还没有纤维素和叶绿体,不能像植物那样产生叶绿素,这是它们与植物的重要区别。

真菌为人类食品提供了重要来源;它们中有许多本身就是名贵的中药材。利用真菌还可以生产多种抗生素。真菌不仅在传统酿造和食品工业中发挥了重要作用,而且在现代工业中也大显身手。人们利用各种不同的霉菌,制取各种酶制剂以及许多重要的工业原料和试剂,并且还可以作为高效饲料发展养殖业。

但是,真菌也会给人类带来许多危害。梅雨季节,家具、衣服都会长出白“毛”;阴湿的仓库里,粮食、蔬菜、水果常常腐烂变质;许多人染上了灰指甲病和各种癣病等,都是真菌在“作怪”。1960年夏天,英国某地有10多万只火鸡莫名其妙地死去,当时谁也说不清是什么病,就称为“火鸡×病”。以后人们才搞清楚,原来这些火鸡是因为吃了发霉的花生粉饼,而发霉的花生饼中含有一种由黄曲霉菌产生的毒素叫黄曲霉毒素。这是一种强的致癌物质,能引起许多动物的肝癌,并且与人的肝癌也有一定的相关性。因此,我们对于真菌的基本态度是,认清敌友,扬长避短,让它为人类作更大的贡献。

病毒如何生存

病毒比细菌小得多,只有用能把物体放大到上百万倍的电子显微镜才能看到它们。一般病毒,只有一根头发直径的万分之一那么大。病毒比细菌简单得多,整个身体仅由核酸和蛋白质外壳构成,连细胞壁也没有。蛋白质外壳决定病毒的形状。它们中有的呈杆状、线状,有的像小球、鸭蛋、炮弹,还有的像蝌蚪。

病毒不能单独生存,必须待在活细胞中过寄生生活,因此各种生物的细胞便成为病毒的“家”。寄生在人或其他动物身上的病毒称为动物病毒,人类的天花、肝炎、流行性感冒、麻疹等疾病,动物的鸡瘟、猪丹毒、口蹄疫等,都是因为病毒寄生于人体及畜禽细胞而引起的。寄生在植物体上的叫植物病毒,烟草花叶病、大白菜的孤丁病、马铃薯的退化病等都是由植物病毒引起的。寄生在昆虫体上的病毒是昆虫病毒,由于这种病毒可以有效地杀死害虫,所以近年来被当做生物农药广泛使用。还有一类病毒生活在细菌体内,以菌为食,因此被称为噬菌体,是细菌病毒。病毒所依赖的活细胞叫寄主,一般每种病毒都有特定的寄主,例如脑炎病毒只能在脑神经细胞内寄生。

寄主养活了病毒,而病毒却“恩将仇报”,反过来危害寄主。以人体为寄主的脊髓灰质炎病毒,可以导致小儿麻痹症的发生;由流行性腮腺炎病毒引起的腮腺炎,至今还使许多儿童深受其害。1801年,拿破仑派遣了25万名士兵进军西印度洋的卡伊德岛准备镇压当地黑人。由于军队染上了“黄热病”,结果病死22万多人,只好不战自败。直到1902年才查明:引起“黄热病”的元凶是黄热病毒。病毒的寄生性为消灭病毒带来了困难,因为消灭病毒或多或少都要伤害寄主。只有在人们认识到动物自身具有免疫机能之后,才逐渐掌握了对付病毒的办法——人工免疫。

最简单的生命体是类病毒,它的个体只有病毒个体的1/70,只有核酸,别无其他组成物质。类病毒与病毒性质相似,也具有寄生性,可以引起小麦矮化病等症。

传染病菌是怎么侵犯人体的

在过去漫长的岁月里,传染病犹如可怕的瘟神,毁灭了不少城市,夺去了无数生命。直到近百年来,由于医学微生物学的不断发展,人们才认识到,制造灾难的罪魁祸首,原来是微生物中的一些“害群之马”,它们统称为传染病菌、病毒。

传染病菌、病毒的种类虽然很多,但为非作歹的手段却大致相同:一是产生各种酶溶解寄主细胞,突破动植物体的表面“防线”;二是施放内、外毒素毒害机体。它们侵犯人体的途径主要有三条:

首先,病从口入。引起痢疾、霍乱、伤寒、传染性肝炎及小儿麻痹症等疾病的病菌,都是从口腔侵入人体的。苍蝇、脏手、不清洁的餐具和变质、被污染的食品,都为这类传染病菌提供了可乘之机。其次,病从鼻入。肺炎、结核病、脑膜炎、白喉、麻疹、天花、百日咳、流行性感冒等,全是通过呼吸而致病的。一个患流感的病人在一间屋子里打个喷嚏,数以亿计的流感病毒便乘着唾沫星,像坐宇宙飞船一样被“发射”到屋子的各个角落,同屋的人就有可能吸进流感病毒而患病。有些人有随地吐痰的恶习,而且为了避免被别人发现,还要用脚捻一捻,这样一来,痰中的病菌会更快地飞散到空气中,使更多的人受害。再次,创伤感染。当身体有外伤、被蚊虫叮咬、进行静脉注射或输血时,病菌会乘虚而入,并通过血液及体液的循环“周游”全身。乙型脑炎、乙型肝炎、疟疾、破伤风和大面积烧伤后的感染等危及生命的重症,都是这样染上的。

除此之外,传染病菌还能从肛门和生殖器官进入人体。有些传染病菌甚至能“多管齐下”,从各个门户同时进犯人体。当今来势凶猛、对人类构成巨大威胁的艾滋病,它的病毒便可从人的口腔、生殖器官和皮肤伤口分别介入,不仅使患者很快痛苦地死去,而且还会遗传给后代。知道了传染病菌、病毒的罪恶行径,便可以采取措施,堵住它们的入侵门户,减少以至杜绝传染病的发生。特别要养成饭前便后洗手,不吃变质不干净的食物,不随地吐痰等良好的卫生习惯,并且积极锻炼身体,这些是预防传染病的最好方法。

麦角菌为何被称为中世纪的恶魔

在真菌家族中有一个“不肖子孙”,叫麦角菌。它曾在中世纪的欧洲横行了几个世纪,使大批孕妇流产,一次又一次地夺去了数以万计的人的生命。开始人们还以为是什么恶魔在作怪,后来经过长期研究,才知道这个恶魔原来就是麦角菌。

麦角菌属于一种子囊菌,最喜寄生在黑麦、大麦等禾本科植物的子房里,发育形成坚硬、褐至黑色的角状菌核,人们把它叫做麦角。当人们吃了含有麦角的面粉后,便会中毒发病,开始四肢和肌肉抽筋,接着手足、乳房、牙齿感到麻木,然后这些部位的肌肉逐渐溃烂剥落,直至死亡,其状惨不忍睹。人们把这种病称为麦角病。家畜吃了感染麦角菌的禾本科牧草,也会引起严重的中毒。

麦角病一度成为人、畜的大害,被称为中世纪的恶魔。但是,正像许多传染病菌一样,一旦人们认识和掌握了它们的特性,也就有可能把坏事变成好事。到18世纪,随着面粉工业的改进和发展,除去了混在小麦中的麦角,麦角病便得到了控制。不仅如此,人们还发现麦角中含有一种生物碱,有促进血管收缩、肌肉痉挛、麻痹神经的作用,可以制成有效的止血剂和强烈的流产剂,成为妇产科疗效很好的药剂。这一来,麦角菌这个真菌家族中的“不肖子孙”,也改恶从善,变成了人类的有用之物。

肉毒梭菌能杀人不见血吗

新疆西北部察布查尔县的锡伯族人,每年春天常因吃自制的“米松糊糊”(一种类似甜面酱的食品)而患病死去。据研究,这是因为生的“米松糊糊”中暗藏了大量的肉毒梭菌。这些暗中杀手一面迅速繁殖,一面向外施放极毒的肉毒毒素。这种外毒素的纯制品只要有一小粒芝麻那么重,就能杀死两千万只小白鼠,人们认为肉毒毒素是目前最毒的毒药。肉毒梭菌在有氧的环境下不能存活,常常出现在未经妥善消毒的肉食罐头或放置时间过长的肉制品、海味品中。吃了这类食品,便会出现恶心、呕吐,接着出现疲乏、头痛、头晕,视力模糊,复视;喉黏膜发干,感到喉部紧缩,继而吞咽和说话困难;全身肌肉虚弱无力,直至危及生命。因此,不合卫生标准或过期的肉食罐头和肉制品、海味品绝不能再吃,以免中毒。肉毒梭菌的芽孢在中性条件下需要加热煮沸8个小时才能被杀死,可见其生命力极强,人们应对它高度警惕。

流感病毒为何会猖獗肆行

流行性感冒是世界上最猖獗的传染病,曾多次席卷全球,给人类带来巨大灾难。仅仅在1957年的一次流感大传播中,全世界就有15亿人发病,数以万计的老人和儿童被折磨致死。

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