第3章 微生物世界
无处不在的细菌
细菌是生物的主要类群之一，属于细菌域，个体非常小，绝大多数细菌的直径大小在0.5~5μm之间，因此大多只能在显微镜下看到它们。细菌主要由细胞壁、细胞膜、细胞质、核质体等部分构成，有的细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛等特殊结构。
细菌广泛分布于土壤和水中，或者与其他生物共生。人体身上也带有相当多的细菌。据估计，人体内及表皮上的细菌细胞总数约是人体细胞总数的十倍。此外，也有部分种类分布在极端的环境中，例如温泉，甚至是放射性废弃物中，它们被归类为嗜极生物。
在日常生活中，细菌会对人体造成一定的危害。一些细菌成为病原体，导致了破伤风、伤寒、肺炎、霍乱和肺结核。感染方式包括接触、空气传播、食物、水和带菌微生物。当然，细菌也不是一无是处。一些细菌能够与酵母菌及其他种类的真菌一起用于酦酵食物，例如在醋的传统制造过程中，就是利用空气中的醋酸菌使酒转变成醋。其他利用细菌制造的食品还有奶酪、泡菜、酱油、酒等。还有些细菌有降解多种有机化合物的能力，常常被用来清除污染，称作生物复育。
有益的益生菌
益生菌是一种对动物有益的细菌，它们可直接作为食品添加剂服用，以维持肠道菌丛的平衡。益生菌存在于地球上的各个角落里面，动物体内有益的细菌或真菌主要有：乳酸菌、双歧杆菌、放线菌、酵母菌等。
经常服用含益生菌的保健食品，可预防与治疗腹泻症。正常人体肠道内栖息着500多种、数十万亿个不同的细菌，它们在绝大多数情况下是共存共荣、相互制约的。一旦肠道菌丛平衡被打破，就会引起腹泻。益生菌的另一作用是，可预防阴道感染症。欧洲所做的双盲对照试验证实了这一点。女病人每人每日口服150毫升含大量益生菌的酸牛奶，结果阴道感染发生率大大低于安慰剂组妇女。这是因为酸牛奶中的嗜酸乳杆菌可抑制阴道内白色念珠菌的繁殖。益生菌在肠道内的大量繁衍还可促进并提高人体的全身免疫能力。在欧洲一些地中海沿岸国家，当地人常饮自制的酸牛奶，极少患心血管病、糖尿病、肥胖症，研究认为这与酸牛奶中含大量益生菌有关。此外，一些权威杂志报道说，长期饮用含大量益生菌的饮料，有预防癌症和肿瘤疾病以及防止骨质丢失与骨质疏松症的作用。
疗病养生的红茶菌
红茶菌，又名“胃宝”、“海宝”，是用糖、茶、水加菌种经发酵后生成的对人体有益的物质，其本身的酸度又抑制了有害细菌的生长，对人体健康非常有益，尤其对萎缩性胃炎、胃溃疡等病有着不错的治疗作用另外，红茶菌中含有三种对人体有益的益生菌：酵母菌，醋酸菌和乳酸菌，对人体可起到特殊的保健作用。
神奇的酵母菌
酵母菌是人类文明史中被应用得最早的微生物。目前已知有1000多种酵母。酵母菌在有氧和无氧的环境中都能生长，即酵母菌是兼性厌氧菌，在缺氧的情况下，酵母菌把糖分解成乙醇和二氧化碳，人们利用它这一点，在酿酒过程中，会把乙醇保留下来；在有氧的情况下，它把糖分解成二氧化碳和水，例如：我们吃的馒头、面包都是酵母菌在有氧气的环境下产生二氧化碳形成蜂窝状蓬松组织。
分布广泛的噬菌体
噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。噬菌体分布极广，凡是有细菌的场所，就可能有相应噬菌体的存在。在人和动物的排泄物或污染的井水、河水中，常含有肠道菌的噬菌体。在土壤中，可找到土壤细菌的噬菌体。噬菌体有严格的宿主特异性，只寄居在易感宿主菌体内。
噬菌体既有益处也有害处，益是因为它可以将某些在人体内的病菌“吃”掉，起到治病的效果。害是因为它可能会“吃”掉一些益菌或其他本身属于害菌但被人利用做一些有益的事的细菌（如：大肠杆菌、葡萄球菌、酵母菌等），使人们蒙受很大的损失。
适应力强的嗜极菌
嗜极菌是生活在极端恶劣环境下的微生物，这些恶劣环境有高温、低温、高压、高碱、高酸、高盐、干旱等。嗜极菌主要包括嗜热菌、嗜冷菌、嗜碱菌、嗜酸菌等。嗜极菌细胞中的DNA、RNA、蛋白质、脂类和多糖成分，以及其代谢途径、基因表达、抗逆性机制等都与一般生物不同，因此不仅在生物学基础理论研究中具有重要意义，而且在生产实践（冶金、石油开采和采矿等）中具有巨大的应用潜力。
罪恶的病毒
病毒是一种比细菌还小、没有细胞结构、只能在活细胞中增殖的微生物。由蛋白质和核酸组成。多数要用电子显微镜才能观察到。病毒有高度的寄生性，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，获取生命活动所需的物质和能量，离开宿主细胞，它只是一个大化学分子，停止活动，可制成蛋白质结晶，为一个非生命体，遇到宿主细胞它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征，所以病毒是介于生物与非生物的一种原始的生命体。
病毒的危害性极大，例如天花、狂犬病毒等，给人类带来生命的危险；流感病毒、肝炎病毒等会带来疾病；TMV，马铃薯Y病毒给人带来财产损失。
构造简单的亚病毒
亚病毒是一类比病毒更为简单，仅具有某种核酸不具有蛋白质，或仅具有蛋白质而不具有核酸，能够侵染动植物的微小病原体。它是微生物中最小的生命实体，具有专性寄生性，必须在活细胞中才能增殖。亚病毒包括类病毒、朊病毒、卫星RNA。类病毒是一类能感染某些植物致病的单链闭合环状的RNA分子，基因组小，所有的类病毒均能通过机械损伤的途径来传播，经耕作工具接触的机械传播是在自然界中传播这种病害的主要途径。朊病毒亦称蛋白侵染因子，仅含有疏水的具有侵染性的蛋白质分子，许多致命的哺乳动物中枢神经系统机能退化症均与朊病毒有关。卫星RNA是指存在于RNA病毒中一类小分子量的RNA，它们与病毒RNA之间没有同源性，但其本身需要依赖于病毒才能复制的，因此可以把它看作是病毒的分子寄生物。
神秘的分解者
分解者，又称还原者，是指生态系统中细菌、真菌和放线菌等具有分解能力的生物。它们能将死亡的有机物，分解成简单的无机物，释放在环境中，供生产者再一次利用。
分解者的作用在生态系统中的地位是非常重要的，如果没有分解者，动植物残体将会堆积成灾，物质将被锁在有机质中不再参与循环，生态系统的物质循环功能将终止，生态系统将会崩溃。
让食物变质的腐败菌
食物之所以会腐败变质，主要是由于微生物中的腐败菌、病菌在当中作祟。食品越是有营养，它们就越爱光顾。许多美味可口的食物，一经腐败菌和病菌光顾，用不了多长时间，就会变酸变质，毒素孳生，人吃了就会中毒生病，严重的还会危及人的生命。
人们为了防止腐败菌来捣乱，采用了很多办法，例如，新鲜水果用糖或蜜加工成果脯蜜饯；新鲜鱼、肉、蛋用盐腌制成咸鱼、咸肉、咸蛋；蔬菜、鱼、肉等晒成干菜、鱼干、干肉等，这些都是常用的防腐办法。另外，常用的方法还有用低温冷藏，化学药品防腐等等。然而，尽管人们想尽了办法来对付腐败菌，但还是会被它钻空子。直到人们发现抗生素有防止腐败、抗击病菌的优越性能，腐败菌才开始变得驯服起来。抗生素溶解在水里后，接触到食物体表面或渗透到组织里去，如同形成一层保护膜，腐败菌或病菌一旦沾上，就会马上被抗生素的精良武器所击败。
安家大肠的大肠杆菌
大肠细菌为埃希氏菌属代表菌，主要寄生人和动物的大肠内，其代谢活动能抑制肠道内分解蛋白质的微生物生长，减少蛋白质分解产物对人体的危害，还能合成维生素B和K，以及有杀菌作用的大肠杆菌素。正常栖居条件下不致病。但若进入胆囊、膀胱等处可引起炎症。在肠道中大量繁殖，几乎占粪便干重的1/3。
大肠细菌对热的抵抗力较其他肠道杆菌强，55℃经60分钟或60℃加热15分钟仍有部分细菌存活。在自然界的水中可存活数周至数月，在温度较低的粪便中存活更久。可通过饮用受污染的水或进食未熟透的食物而感染。此外，若不注意个人卫生，也可能会通过人传人的途径，或经进食受粪便污染的食物而感染该种病菌。
有害的结核杆菌
结核杆菌是引起结核病的病原菌，可侵犯全身各器官，通过呼吸道、消化道或皮肤损伤侵入易感机体，引起多种组织器官的结核病，其中以通过呼吸道引起肺结核为最多。因肠道中有大量正常菌群寄居，结核分枝杆菌必须通过竞争才能生存并和易感细胞粘附。肺泡中无正常菌群，结核分枝杆菌可通过飞沫微滴或含菌尘埃的吸入，故肺结核较为多见。
结核杆菌体内含有大量类脂质，占结核菌干重的40%，细胞壁内含量最多，因其富脂外壁的疏水性之故，一般的消毒剂很难渗透进去，对外界条件有异常大的抵抗力，一般的灭菌方法很难将其杀灭。15%硫酸或15%氢氧化钠溶液处理半个小时，可将一般的病原菌杀死，但不能杀死结核杆菌。在阴暗潮湿的地方可生存数月，在阳光暴晒下能生存数小时，在-7℃以下可生存4~5年。但在沸水中（100℃）数分钟可死亡，因此，最有效最经济的方法是煮沸消毒。
危险的破伤风杆菌
破伤风杆菌是破伤风的病原菌，是一种特殊的创伤感染菌。所有造成伤口感染的细菌都是侵入组织引起局部变化和全身中毒。但破伤风杆菌与其他病原菌不同，无论菌体或其产生的外毒素，在伤口均不产生明显的病理改变，它是通过分泌出和扩散到全身的毒素而导致发病，其产生的外毒素毒力强，对神经有特别的亲和力，经吸收后，分布于脊髓、脑干等处，容易对生命造成威胁。破伤风杆菌多生长在泥土及铁锈中，所以在伤口较深沾染泥土或被铁锈类铁器扎伤时均应注射破伤风抗毒素。
破伤风是可以预防的。自动免疫疗法共注射3次，首次皮下注射，间歇6～8周，再进行第二次注射，可获得基础免疫；在半年至一年后进行第三次注射，可获得较稳定的免疫力；以后每5年加强注射一次。对伤前没有接受自动免疫者，应尽早皮下注射破伤风抗毒血清。因其作用时间短，通常有效期在10天左右，所以对一些创伤较深、污染严重的伤员，可在一个星期后再注射1次。
警惕禽流感病毒
禽流感病毒一般为球形，直径为80～120纳米，但也常有同样直径的丝状形态，长短不一。病毒表面有10～12纳米的密集钉状物或纤突覆盖，病毒囊膜内有螺旋形核衣壳。通常只感染鸟类，少见情况会感染猪，个别造成人感染发病的禽流感病毒可能是发生了变异的病毒。
低致病性禽流感可使禽类出现轻度呼吸道症状，食量减少，产蛋量下降，出现零星死亡。高致病性禽流感最为严重，发病率和死亡率均高，人感染高致病性禽流感死亡率约是百分之60，家禽鸡感染的死亡率几乎是百分之100，无一幸免。
禽流感病毒没有超常的稳定性，因此杀灭病毒并不是一件困难的事。病毒可在加热、极端的pH以及干燥的条件下失活。在野外条件下，禽流感病毒常从病禽的鼻腔分泌物和粪便中排出，病毒受到这些有机物的保护后，极大地增加了抗灭活能力。此外，禽流感病毒可以在自然环境中，尤其是在潮湿和凉爽的条件下能够长时间存活。粪便中病毒的传染性在4℃条件下可以保持长达30～50天，20℃时为一周。
肆虐横行的乙肝病毒
乙肝病毒是一种DNA病毒，属于嗜肝DNA病毒科，目前只对人和猩猩有易感性。据统计，全世界无症状乙肝病毒携带者超过2.8亿，我国约占1.3亿。多数无症状，其中1/3出现肝损害的临床表现。目前我国有乙肝患者3000万。
乙肝病毒侵入人体后，约65%的感染者并不发病，仅表现为短暂的亚临床症状，出现轻度疲乏，大多数受染者并不会在意，而体内的肝炎病毒已被清除，高水平的表面抗体已经产生，对乙型肝炎获得了较持久的免疫能力。约25%的感染者要发病，表现为典型的急性黄疸型或急性无黄疸型的临床经过。约10%的感染者常由急性变慢性或一开始就表现为慢性乙型肝炎。
乙肝病毒的抵抗力较强，但在65℃的温度下10小时、煮沸10分钟或高压蒸气均可灭活乙肝病毒。含氯制剂、环氧乙烷、戊二醛、过氧乙酸和碘伏等也有较好的灭活效果。
被消灭的传染病——天花
天花是由天花病毒引起的一种烈性传染病，无药可治，患者在痊愈后脸上会留有麻子，“天花”由此得名。天花病毒外观呈砖形，约200纳米×300纳米，抵抗力较强，能对抗干燥和低温，在痂皮、尘土和被服上，可生存数月至一年半之久。天花病毒有高度传染性，没有患过天花或没有接种过天花疫苗的人，不分男女老幼包括新生儿在内，均能感染天花。天花主要通过飞沫吸入或直接接触而传染。每4名病人当中便有一人死亡，而剩余的3人却要留下丑陋的痘痕天花，天花几乎是有人类历史以来就存在的可怕疾病。
公元九世纪时欧洲天花流行甚为猖獗，在日耳曼军队入侵法国时，兵士感染天花，统率者竟下令采取杀死一切患者的残忍手段。以防止其传染，结果天花照样流行。18世纪，欧洲蔓延天花，死亡人数曾高达1亿5千万人以上，甚至更多。在人类征服天花病毒的历史上，詹纳无疑是最大的功臣。
1796年5月的一天，詹纳首次从正在患牛痘的挤奶女孩手上，蘸了一些痘浆接种在一个8岁男孩的胳臂上，接种部位生了一个典型的牛痘，但没过多久便痊愈了。6周后，詹纳又给这个男孩接种了天花，结果这个男孩并没有出现异常现象，证明他对天花已具有免疫力。
詹纳从调查研究中认识到，牛痘和天花非常相似，人体中产生的抗牛痘能力也能够预防天花。根据这一推断，詹纳先在动物身上作了试验，取得了预期效果。接着，他又决定在自己的儿子身上做试验。结果，儿子接种牛痘后感染的程度很轻，很快就好了。为了证实种牛痘之后不会染上天花，詹纳又在儿子身上接种了大量的天花脓液，儿子不仅没有染上天花，而且没有一点不适的感觉。詹纳终于成功了。
接种牛痘预防天花的方法很快得以推广，3年之后，英国有10万人进行了接种，而且受到了全世界的欢迎。从那时起凡是接种过牛痘的人就不会再得天花了。这种方法延续了200年。1979年，世界卫生组织宣布人类历史上最后一个天花病人在1977年被治愈了。从此，天花这一肆虐了几千年的疾病终于被人类征服了！