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第28章 微生物王国(4)

通常来说,空气中的微生物数量直接取决于空气中尘埃和地面微生物的多少。大工业城市上空的微生物最多,乡村次之,森林、草地、田野上空比较清洁,而海洋、高山及冰雪覆盖的地面上空微生物量就很少了。而且,空气中微生物的垂直分布也会随着高度而改变,离地面越高,空气越洁净,含有的微生物量也越少。

室内空气的微生物量通常要比室外多,尤其是公共场所,如电影院、学校等地方,每立方米空气可含2万个以上细菌。

空气中所含的微生物种类主要是真菌孢子、细菌芽胞和某些耐干燥的球菌,如葡萄球菌等。空气一般不含病原微生物,但在病人、病畜附近,传染源排出的病原体也会散布到空气中,尤其是一些呼吸道传染病。例如,某地正流行流行性感冒,那么该地空气中就含有许多流感病毒,通过空气飞沫传播,该病就可很快在易感的人群中流行开来。

此外,还有许多能耐干燥的病原菌,会随病人、病畜的分泌物、排泄物而排出体外。当这些排出物干燥后,病菌也会随尘土飞扬散布在空气中。当然,许多病原菌在空气中逗留的时间是短暂的,它们能很快被日光杀死。但在阴暗角落,有些耐干燥病菌则可长久存在。如结核杆菌在尘埃上,9个月还有感染力,这样的病菌就比较危险了,因此如有条件,要经常开窗通气,并经常消毒以保持空气的新鲜和洁净。

人体上的微生物

人的体表和体内是许多微生物的生活场所,但这些微生物通常不会给人体带来伤害。

在人的大肠中有许多丰富的营养物质,又有合适的酸碱度、温度,于是这里就成了微生物生儿育女、定居生栖的地方。常见的大肠杆菌、产气杆菌、变形杆菌等,都生活在人的大肠中。

不过,这些菌群也并非白白在人的肠道内享受吃喝,它们还会向人体贡献出许多具有生理活性的物质,比如可以提供维生素B1、维生素B2、维生素B3、维生素K、叶酸、氨基酸等物质,参与食物的消化和吸收。如果我们服用抗菌素药物时间较长,剂量过大,药物就会杀死了这些微生物,就会导致正常的菌群失调,引起维生素缺乏、腹泻等病症。所以,医生通常对这类抗菌素药物并不会随便放手使用。

人的皮肤上也经常会有附着很多微生物,比如链球菌、小球菌、大肠杆菌、霉菌等。一旦皮肤损伤,致病菌就会侵入伤口,引起化脓感染。我们在打针时,护士会用酒精消毒皮肤,就是为了防止皮肤上的微生物随注射器针眼进入人体,引起疾病。

人的口腔里也有微生物,口腔中所含的食物残渣和脱落的上皮细胞,就是微生物良好的营养物,而且口腔里的温度也很适宜微生物的生长繁殖。所以,我们的口腔中有各种球菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌等生存,这些微生物在分解利用食物中的糖类时会产生许多有机酸损坏牙齿。因此,养成饭后漱口、睡觉前刷牙的良好卫生习惯,可以减少口腔中微生物的数量,保持口腔清洁和保护牙齿。

此外,在鼻腔、咽喉等部位还常有白喉杆菌、肺炎双球菌、葡萄球菌和流感杆菌,在眼结膜、泌尿生殖道中也都有一些微生物生存,其中一些致病菌一旦遇到皮肤破裂,服抗菌药过多,人体过度疲劳时,便会使人患病。

食物中的细菌

水果被碰伤后容易霉烂;夏天饭菜放置时间稍长会变馊;馒头时间长了会长霉;鱼、肉长期存放会发臭:……这些变化都是由微生物引起的。食物会由于微生物的生长繁殖使得营养遭到破坏而变味,人如果吃了这样的食物是很危险的,一些肠道球菌、粪链球菌等在进入人体后会引起呕吐、腹泻等症状。

肉、鱼、蛋类食品如果带有沙门氏菌,人吃了后可以引起伤寒、腹疼及发烧。微生物给食品带来的危险性,有的是因为致病菌随着食物侵入人体生长繁殖造成的,有的则是微生物能产生强烈的毒素,如葡萄球菌可分泌一种肠毒素,使人呕吐、腹疼,能引起人急性中毒的黄曲霉毒素就广泛地存在于粮食、油料、水果、蔬菜、肉类、乳类、酱和饲料中。对食物进行严格微生物学检查,是食品加工业必不可少的步骤。

新知博览——世界上最古老的化学家

你可曾听说过谁是世界上最原始、最古老的“化学家”?他既不是欧洲人,也不是非洲人;既不在人类文明史发达的中国,也不在文化悠久的希腊。而是至今仍然健在,人肉眼看不见的微小生物。这就是我们平常所说的微生物。

在生物世界上,微生物是一个足有几十亿年历史的“小人国”。其“国民”个个身体矮小,最甚者只有一根头发粗细的几十分之一。在自然界的物质转化过程中,微生物的作用是任何生物都无法比拟的我们之所以称它们为“最古老的化学家”,是因为它们在常温常压下,无需任何特殊装置和强大的能量,就可以在体内进行成千上万种的化学反应。而且一些用现代化学方法不能合成的物质,微生物却可以多快好省地制造出来。由于微生物具有如此高超的技术,自古以来,人们就利用它们来制造酱油、酒、醋、面包等食品。

如今人们还在驱使这些“最古老的化学家”去完成各种合成过程,生产像氨基酸、维生素、抗菌素、抗癌药物以及与人类生命有重大关系的物质等等。可以说如果没有微生物,人类世界就无法生存下去。

微生物的生活

和其他动植物一样,微生物也有属于它自己的独特的生活,甚至它也像人类一样有吃穿住行和睡觉等等,甚至还有爱美的生活行为。在微生物的生活中,有勤劳的微生物,也有懒惰的微生物。

微生物的食物

数以万计的微生物无处不在,无处不有,它们靠什么生活呢?实际上微生物是一批饕餮食客,它们贪吃无厌。山珍海味、蔬菜水果、肉类糕饼,都是它们喜欢的食品,就是浆糊、皮鞋、衣服、垃圾、甚至动物的尸体和粪便,以及腐烂的木头等,均是它们吃食的对象。却也有些微生物吃得很“清淡”,它们只要吃些空气里面的氮气,就得以维持生命。

但有的微生物口味很特别,喜欢吃铁、硫磺、石油等东西。食谱之广,真乃洋洋大观。说来奇妙,这些微子微孙一时找不到食物,它们也不在乎,饿上一月半载也无妨,但只要遇上可吃的东西,那就“当吃不让”,风卷残云地吃个痛快。它们能把地球上的一切生物残躯遗体吃个精光,称得上大自然的清洁员。

由此可见,地球表面经过千万年来的积累,没有被生物尸体充塞满,还亏得这些微生物立下的功劳呐!

微生物偏食吗

你知道科学家在实验室是如何培养微生物的吗?微生物那么小,又怎样才能看见呢?

实际上,科学家采用一种极简单的方法来培养微生物,他们配制一种透明的固体,叫做培养基,在它上面培养微生物。培养基的配制有许多种方法,这要依照你所要培养什么微生物而言。

例如培养细菌要用肉汁蛋白胨培养基,培养放线菌要用高氏一号合成培养基,培养酵母菌用麦芽汁培养基,培养霉菌用查氏合成培养基。每种不同的培养基含有不同营养物质成份,PH值不同,培养微生物的目的不同。不同的微生物像小孩子一样喜爱吃不同食品,所以在营养物中加入某种微生物爱吃的成份,这种微生物就长的特别好,而其他微生物不爱吃这种食品,造成营养不良,发育不全,自然就不爱生长,结果就造成在特定培养基上只有某种微生物生长的局面。这就是微生物偏食对科学研究有重要价值的原因。

微生物贪吃吗

自从列文·虎克第一个看到微生物以来,300多年来,科学家们对微生物的认识逐渐加深。研究发现微生物是一个名符其实的贪吃的“大肚汉”。

现已发现,凡是动植物能够利用的营养物质,如淀粉、麦芽糖、葡萄糖、有机酸、蛋白质、维生素……微生物均能来者不拒,照单全收;一些动植物不能利用的物质,甚至是剧毒的物质,微生物也照吃不误。剧毒的氰化物是一些镰刀菌,放线菌和假单胞菌的美味佳肴,空气中的氮气是固氮菌的餐桌主食;一些复杂的有机物如鱼虾外壳中的几丁质,现代工业的产物石油,塑料酚类,也能成为微生物的开胃点心。

可以毫不夸张的说,只要有新的有机物合成,不管它的结构如何新颖复杂,只要一遇到微生物,肯定逃不掉最终彻底毁灭的命运。但微生物在自然界中各种元素和氮、磷、钾、碳的循环中起着重要的作用,没有微生物的分解作用,物质会越来越少,世界将会因为不能进行物质循环而最终永远的停止下来,所以说微生物在自然界中的作用还是很大的,只要善于利用,就会变废为宝。

勤劳的微生物

微生物的世界也是千奇百怪,有的爱美,有的偏食,有的懒惰,有的自然就很勤劳。这类勤劳的微生物像人类一样自己动手丰衣足食,用劳动汗水换取自己所需的营养物质。

它们能以CO2作为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长,主要包括藻类植物,蓝细菌和部分光合细菌。其共同特征是含有光合色素,能主动进行光合作用,并且能在完全无机的环境中生长。

并且,它们中另一部分也能在完全无机的环境(即只有无机物质,没有有机物质)中健康地生长,并且也以CO2作为唯一碳源或主要碳源,唯一不同的是它能通过无机物的氧化取得能量,而不依赖于叶绿素的光合作用。这两类微生物的共同特征就是都能主动创造营养物质,通过不同方法把CO2氧化为碳水化合物,作为自身营养物质。根据其能量源的不同,科学家把前一类微生物称为光能自养型微生物,把后一类微生物称为化能自养型微生物。这两类微生物都勤劳地劳作,被我们喻为“勤劳的蜜蜂”。

懒惰的微生物

微生物世界中既然有勤劳的微生物,当然也有懒惰的微生物,它们自己不劳动,只靠从别人那里获取营养物质为生。但在这群懒惰微生物群体中,有一类相比之下还比较勤劳,它以光能为能源,以有机物作为碳源,通过光合作用把有机物转变为自身生长所需要的物质。尽管它勤劳,它还是要从别处获取有机物后才能工作。科学家把这群微生物称为光能异养微生物。

剩余的懒惰微生物,科学家把它们称为化能异养型微生物。它与光合异养型微生物的区别是不利用光合作用,而利用化能合成作用,甚至它们有的一部分完全依靠从别处获取养料。根据有机物的来源不同,可以把懒惰的微生物分为腐生菌和寄生菌。腐生菌利用无生命的有机物质,而寄生菌从活的有机体中获取营养物质。

自然界中还存在着不同程度的即可腐生又可寄生的类群,称为兼性寄生菌。寄生菌和兼性寄生菌大都是有害的微生物,可引起人和动物的传染病和植物病害。腐生菌虽不致病,但可使食品等变质,甚至引起食物中毒。化能异养型微生物的种类多,数量也多,包括绝大多数的细菌、放线菌、所有的真菌和病毒。

微生物的衣服

我们人类是需要穿衣服的,动植物也有自己的衣服。动物的衣服是它的皮毛,植物的衣服是细胞壁以及它外面的附属物。不要认为微生物都是“赤身裸体”一丝不挂的。其实,它们有些也穿着一身特别的“衣服”。科学家给这种衣服取名叫“荚膜”。不过,在一般情况下,这套特殊的衣服是看不见的,它是透明的,就是放到科学的眼睛——显微镜下也难于看清。

聪明的科学家想出一个好办法,将它们这套衣服染上红或紫的颜色,这样才使它们原形毕露。实际上,这身隐身衣是微生物自己编织的一种透明的,非常整齐的,粘度极大的一种物质。一般情况下,一个微生物自己穿一件衣服,也有些“家庭贫困”的两个或几个微生物共同穿一件衣服,科学家把这种现象称为“菌胶团”。微生物有了这层衣服的保护就不再害怕外界敌人的侵害。因为这套衣服是由粘性极大的物质构成的,所以,它可以粘附在任何一处微生物非常喜爱的地方,在此安家落业,繁衍子孙。

微生物的发型

微生物的长相千奇百怪,有谁会相信它会长头发呢?说来也奇妙,有些微生物确实长有头发,而且有自己独特的发型。科学家给微生物的头发取了一个名称,叫“鞭毛”。

众所周知,人的头发是由一种蛋白质组成的,微生物的头发也是由一种特殊的含有硫元素的蛋白质组成的。微生物的头发着生的位置不尽相同,有的只生在一端,有的生在两端,有的只有一根,有的有两根,有的甚至全身长满了毛。实际上微生物的头发——鞭毛,是一种运动器官,微生物就依靠它在水中自由游动。但鞭毛极其纤细易于脱落,失去鞭毛的微生物就不能再运动了。但它不会死亡,依旧活的好好的。

并不是所有的微生物都有鞭毛,如球菌中只有尿素八叠球菌有鞭毛;杆菌中只有一部分有鞭毛;所有的丝状菌、弧菌、螺旋菌都有鞭毛。鞭毛在微生物的生命活动中起重要作用,这种头发是每个微生物都梦寐以求的,但也不是每个微生物都能如愿以偿的。

微生物的睡眠

经过一天的紧张忙碌,我们人类就要在夜晚休息——睡觉,以补充有限的精力。可微生物是怎样休息的呢?科学家研究发现,微生物在不良条件下很容易进入休眠状态,不少种类还会产生特殊的休眠构造。干燥、低温、缺氧、避光,缺乏营养并加入适当的保护剂等条件都有利于微生物的休眠。

据报道,有的芽孢经500~1000年,甚至经1900年的休眠后,仍有活力。1981年,前苏联乌拉尔山西麓彼尔姆州“五一”农庄的奶牛,在接触过一个考古遗址后都患了奇怪的炭疽病。经证实,这些奶牛是感染了该地1000年前曾流行的炭疽病菌的芽孢之故。1983年埃及考古部门在开罗南部萨加拉村附近的墓穴里发现了一些干酪片,经研究,这种距今2200年前的食物竟含有活的发酵菌。

甚至还报道过三、四千年前金字塔中的木乃伊上至今仍有活的病菌。微生物的这种睡眠,使它保持了旺盛的生命力,当一觉醒来之时,又以新的生命体展现于世。

微生物的旅行

从前面我们已经知道,无论在土壤、空气、水中、人体上均有微生物的存在,人们每刻都与微生物打交道。微生物虽然栖息在土壤中,但它们经常飘游四方,到各处旅行。

土壤中的微生物是最多的,但它们在土壤中的移动性较差。而水中的微生物也只能沿着江河水的流动而传播。所以最有效的旅行方式是飞行。它们坐在尘埃或液体飞沫上,凭借风力可以漫游3000千米,飞上2万多米的高空。如果这些微生物是致病性的,那么这次旅行,有时会带来沉重的灾难。