微生物的发现
故事里的大学问
1632年,列文虎克出生在荷兰,因家境贫寒,他16岁时就在一家杂货铺当学徒。他一有空就到眼镜工匠那里学习磨制玻璃片的技术。
一天,列文虎克终于磨制出一个能将物体放大许多倍的镜片,在这种镜片下,鸡毛的绒毛变得像树枝一样粗。为了提高放大倍数,他磨制出了更精密的镜片。他把两个镜片嵌在圆形金属管子的两头,中间安上了可调节镜片距离的螺丝杆,制成了世界上最早的可以放大近300倍的金属结构的显微镜。
列文虎克用这架显微镜第一次看到了血液在毛细血管里的流动,他还不断地对雨水、河水、井水等进行观察。列文虎克把看到的微小生物仔细地画下来,并详细记述了它们的特征和活动。1673年,他将观察记录的材料整理成《列文虎克用自制的显微镜观察皮肤、肉类以及蜜蜂和其他虫类的若干记录》一文,寄给英国皇家学会。这些发现使皇家学会的大学者们非常震惊,因为列文虎克所述的微观世界谁也没有见过。
真相是这样的
列文虎克发现的这些小生物就是我们现在所说的微生物,微生物可分成五大类,分别是细菌、真菌、病毒、藻类和原生虫。下面我们就一起来了解一下这些微生物。
1.细菌。
细菌是微生物世界中数量和种类最多的族群,因它缺乏细胞核和胞器,所以被称为原核生物。有的细菌,如霍乱弧菌、金黄葡萄球菌、沙门氏杆菌等,一旦进入人体就会让我们生病。不过有些寄生在我们肠道的细菌,如乳酸菌,对维持我们的身体健康却起着非常重要的作用。
2.真菌。
真菌是真核生物,可能有一个细胞核或多个细胞核,说到真菌,我们首先会想到美味的菇类。其实,在医学上也能找到真菌的身影,如第一种抗生素盘尼西林,就是由真菌产生,但有一些真菌却会产生毒素致人死亡;有的真菌感染虽然不至于致死,但会让我们非常不舒服,比如香港脚。
3.病毒。
病毒是目前发现最小的微生物,它们只能活在活的生物体内,它们虽然小,带给人类的危害却很大。感冒、肝炎等都是病毒所造成的疾病,最令人胆寒的莫过于艾滋病病毒。
4.藻类。
藻类有固定的细胞壁,且因它们有叶绿素,所以也被称为类似植物的生物。在食物链中,它们是第一级的生产者,没有它们,其他生物都会忍饥挨饿。
5.原生虫。
原生虫是单细胞的真核生物,当初列文虎克发现的就是这些小虫子。在食物链中,它们是一级消费者,在环境中,它们靠鞭毛、纤毛或伪足来移动。在废水处理厂,它们扮演着减少细菌数量的重要角色。不过,有些原生虫也会造成下痢,让人痛苦万分。
没想到,在我们肉眼看不到的地方,还存在这样一个丰富多彩的微观世界。那么,你知道目前世界上已知的最大微生物和最小微生物是什么吗?
目前世界上已知最大的微生物是一种生长在红海水域中的热带鱼的小肠管道中的微生物,它外形酷似雪茄烟,长约200~500微米,最长可达600微米,体积约为大肠杆菌的100万倍,我们直接用肉眼就能看到它。
目前世界上已知最小的微生物是支原体,它是一类介于细菌和病毒之间的单细胞微生物。是地球上已知的能独立生活的最小微生物,大小约为100纳米。
生活在人体中的细菌
故事里的大学问
据英国《每日邮报》报道,美国一项最近研究发现,即使是身体健康的人,其体表和体内也寄生着1万多种细菌和微生物。
看到这个报道后,你是不是会有这样一个疑问:如果人体里有那么多微生物,我们岂不是总要生病?但事实是,我们并没有经常感到身体不适,这是为什么呢?人体里又有哪些细菌呢?
真相是这样的
人的体表和体内是许多微生物生活的场所,但这些微生物一般情况下是不会给我们造成伤害的,因为细菌也能帮助人体消化、制造维生素,加强免疫功能,抵御病原体。当然,有些细菌如果被“激活”,也可能引发身体不适,我们需要养成良好的生活习惯,才能远离疾病。下面我们就来说一说我们身上携带的主要细菌有哪些。
1.皮肤上的细菌。
在我们的皮肤上经常附着有小球菌、大肠杆菌、链球菌、霉菌等微生物。如果出现皮肤破损,就容易导致病菌侵入伤口而引起化脓感染。
2.大肠中的细菌。
在人体的大肠中,有丰富的营养物质,且有合适的酸碱度、温度,为微生物的生长、繁殖提供了良好的环境。生活在我们大肠中的细菌常见的有产气杆菌、变形杆菌、大肠杆菌等。这些菌群在大肠中生活的同时向人体贡献出具有生理活性的物质,如提供维生素B1、B2、B3、K,叶酸、氨基酸等物质,参与食物的消化吸收。
3.口腔里的细菌。
人体口腔里含有的食物残渣和脱落的上皮细胞是细菌的良好营养物,口腔里的温度非常适合细菌的生长繁殖,口腔里存在的细菌主要有各种球菌、乳酸杆菌、芽孢杆菌等,这些微生物在分解利用食物中的糖类时产生的酸会对牙齿造成损坏。所以,我们要养成饭后漱口、早晚刷牙的习惯。
4.鼻腔、咽喉部位的细菌。
在人体鼻腔、咽喉部位常见的细菌有肺炎双球菌、葡萄球菌、白喉杆菌和流感杆菌。
此外,在眼结膜、泌尿生殖道中也存在一些微生物。
虽然我们的体表和体内存在着很多微生物,不过,正常的胎儿体内是不含有任何微生物的,而当胎儿从母体产出几个小时后,就可以在体表和外界相通的体腔中分离到微生物。
这说明人体里最初的微生物是婴儿在生产过程和产后与周围环境接触以后才产生的。为什么会这样呢?这是因为人的体表与外界相通的管腔连通外界环境,而外界环境中有很多微生物,这就使环境中的微生物不可避免地进入到了人体内。
为什么说微生物是生态环境的清道夫
故事里的大学问
“真讨厌!”望着餐桌上已经长了绿毛的蛋糕,丁丁生气极了,那是他最爱吃的蛋糕,由于忘记放进冰箱里,就变成了这副模样,“这可恶的微生物!”
正在厨房忙活的妈妈听到丁丁的话,笑着说:“孩子,可不要那么说,微生物虽然会给我们带来一些小麻烦,但是我们的生活可少不了它,没有它,我们就呼吸不到新鲜的空气,喝不到干净的水,我们的生态就会遭到破坏,我们人类也就不存在了。”
“这是为什么呢?”丁丁不理解为什么微生物对我们的生活有着如此重要的意义,你能帮他回答这个问题吗?
真相是这样的
在我们的生活中,每个人都有过这样的经历,放置的水果、食物等,时间一长,就会变质、发霉、腐烂,这都是微生物分解惹的祸。虽然微生物会给我们带来一些麻烦,但它对生态系统的平衡发挥着不可替代的作用,被人类称为生态环境的清道夫。
试想一下,每天从树上掉下来的树叶;动物及人类每天排泄的粪便;每天扔掉的废纸、烂菜叶等垃圾,如果这些东西一直存在,我们是不是就会被这些垃圾包围、掩埋呢?
众所周知,绿色植物可以利用空气中的二氧化碳合成有机物提供给人类和动物,空气中的二氧化碳含量有限,一直使用下去,早晚会有用完的那天。如果没有二氧化碳,植物就不能生长,人和动物也会灭亡。
为什么这些可怕的事情没有发生,我们依然可以每天呼吸新鲜的空气,幸福地生活呢?那是因为微生物帮了大忙。
树叶、动植物的尸体,人类产生的各种垃圾,大部分都经过微生物的处理被分解,它们将这些东西中的水送入空气或地下,将这些物质里的碳元素以二氧化碳的形式还给空气,从而保证了空气中二氧化碳的数量恒定。
此外,微生物还会将这些物质中的其他元素,如硫、磷、氮等送回土壤中,成为植物的养料,或者送入大气中,弥补大气中损失的这些元素,从而使我们的生态环境总处于平衡的状态。
在农业生产中,经常会使用化学农药,土壤中的农药日积月累就会污染江河湖泊,从而影响人类的健康,而微生物则能够将土壤中残留的农药分解成无毒的物质。
还有,我们每天都离不开水,水如果被污染了,必将会影响人类的健康,工业污水和日常生活污水流入江河湖泊,使水源的质量受到影响,同时还破坏了水生生物。为了保护环境,保护资源,保护人畜,污水在排入江河湖泊之前需要进行净化处理,而微生物又给我们帮了大忙。
有些微生物具有特殊的本领,它们会吃掉有毒的物质,使污水变干净,并且它们还会把一些重金属,如金、银、钴、镍、铀等,吃进自己的身体里,人们通过一些技术手段就可以把微生物身体里的金属提取出来,重新利用。
由此看来,微生物虽然小,但它的本领可不小,给人类带来的贡献也是非常大的。
微生物可以造福人类,也可能给人类带来灾难,鉴于微生物可以大规模引起人们发病,造成巨大伤亡的特点,在发生战争的时候,一些国家就会利用微生物的这个特点给人类带来巨大的灾难。
1940年10月27日,日本飞机在浙江宁波上空扔下了一些麦粒、破布及各种杂物。几天后,灾难发生了,几天之内就死了100多人。原来,日本飞机投下的是感染有鼠疫杆菌的跳蚤,这些跳蚤叮到人体,就会引发鼠疫,从而造成鼠疫大肆流行。
无独有偶,1952年5月16日夜,美军飞机在朝鲜大同郡境内投下四包装蛤蜊的草包,企图投入一个蓄水池中,但却因风大落在一个山坡上。一对夫妇拾到这四个草包带回家误食,结果晚上这对夫妇就因病去世了。事后发现,美军投下的是带有霍乱弧菌的蛤蜊。
微生物中的巨人——食用菌
故事里的大学问
生物课上,老师说大多数的微生物都非常小,用我们的肉眼是看不到的,需要借助显微镜,而且就在我们的人体内也有大量的微生物存在。
“真是太遗憾了,如果我们能看到微生物该多好啊!我想知道它们到底长什么样子?”小亮嘟嘟囔囔地说。全班同学都被小亮的话逗笑了。
老师笑着说:“其实,在我们身边有一种微生物巨人,我们不仅能用肉眼看到,还经常食用它呢。”同学们迫不及待地问:“是什么东西呀?”老师答道:“那就是蘑菇!”小亮感到十分困惑,蘑菇不是蔬菜吗?
真相是这样的
蘑菇的确是一种微生物,是真菌的一种,因为能够食用,所以人们称之为食用菌,它可以称得上是微生物界的“巨人”。无论是野生的食用菌,还是人工栽种的食用菌,从外形上看都有两部分:一部分是长在土壤或者树木里的“根部”,一部分是我们可以看到的外露部分。前者称之为“菌丝体”,是菌体的营养供应器官;后者称为“子实体”,是由前者产生出来的繁殖器官,也是我们食用的那部分。
我们知道鱼是由鱼卵一步步发育而成的,那么,食用菌是如何生长的呢?其实,食用菌的生长也源于“种子”,只是这些“种子”太小了,我们用肉眼看不到。这些“种子”叫作孢子,孢子的形态各异,在显微镜下观察,你会发现它们有呈球形、椭圆形、瓜子形、三角形、星形等形状。
孢子和植物的种子一样,只有在适合的条件下才会发芽生长。当条件适合时,孢子便会迅速吸收环境中的水分,膨胀成一个“大肚子”,接着从“大肚子”上长出1~2根新芽来,即芽管。之后,孢子就会使劲地吸收土壤或树木中的营养成分,并在体内合成多种菌体生长需要的重要物质。在充足的营养供给下,芽管上会再次分裂出细长的菌丝。
新生出的菌丝和芽管一样,在土壤或树木中吸收营养,并再次长出多条菌丝。菌丝体就是通过不断分枝而向四周蔓延扩展的,如条件适宜,它们可以不停地生长下去,直到条件不能满足它们的生长为止。
一定时间后,菌丝便在土壤或树木中扎根,有了根源源不断地输送养分,食用菌的子实体便逐步长出菌托、菌柄、菌盖及菌褶等。一般说来,在食用菌的菌柄上,有的会套上一个小薄膜环称为菌环。菌环位置、大小、质地与颜色是识别不同食用菌的一个标志。
当食用菌完全成熟后,菌帽下面的刀片状菌褶就开始撒“种子”了。一个单独的孢子在显微镜下观察是无色透明的,但是当许多孢子堆积在一起后,就会呈现出色泽。一般一个成熟的子实体散发的孢子数目可高达十几亿到几百亿个,当大量的孢子集中在一起,我们就会看到烟雾般的“孢子云”,这些孢子被撒播到土壤等地方,等待时机,生根发芽。
在辽阔的草原上,我们会看到一些与众不同的深绿色草丛,它们有的呈环形,有的呈半环形,还有的如马蹄。这些草丛直径小的仅有几米,直径大的达几百米之广。每年夏末秋初,当草丛环带重新长起的时候,一圈圈的蘑菇也随之而生,形成“蘑菇圈”,你知道它是怎样形成的吗?为什么呈环状呢?
原来,在草原的土壤表面,当最初的成熟蘑菇撒下孢子时,落到地面形成一个圆盘。在大自然里,菌落只是外沿生长,里面的部分会因养分竞争激烈而逐渐死去。经过年复一年的生长和死亡的交替,这个环带就逐渐扩大。
至于为什么环上草较少,而环的两侧草丛茂密,这是因为在环下的土壤里长满了菌丝。菌丝密布交错,数量非常多,将地盘“霸”为己有,它们不仅吸收了大量营养,且吸收了大部分的水分。所以,环上杂草因没有营养就逐渐枯萎死掉了。
但在环的两侧,因菌丝体能分泌一种化学物质,可以使土壤中的有机物迅速分解,加上内侧菌丝死了之后也会富含营养,所以,杂草就能长得非常茂盛。