被误解的细菌,其实很了不起!
从太空看地球,是一颗蔚蓝色的球体,给人一种孤独苍凉的感觉,地球是目前人类发现的唯一适合生物生存的的星球,从她诞生到现在的46多亿年时间里,孕育了无数的生命,其中就包括了我们今天的主人公— 细菌。
提起细菌,人们很容易和疾病,食物变馊等等联系起来,因此就生了憎恨心,如果这样认识细菌,那可真是一叶障目了。我们今天就唠唠这小家伙吧。
一 细菌也不想矬,奈何长不大。细菌给大家的第一印象是太小了,肉眼根本看不见,的确如此。动物细胞的直径一般在10—20um,细菌只有1—5um,人的一个细胞可以装下上千个大肠杆菌。好乖乖,真的是微乎其微,现在说有一些细菌是寄生在人细胞内的你该相信了吧,比如让人咳咳咳的结核杆菌,还有最近有点名气的布鲁氏菌。
难道细菌不想长的大大的吗?哎,不是不想,高大帅那可是有诱惑力的,只是有条件限制呀。这第一是它的遗传物质少,控制的范围有限。细菌只有一个环形的DNA分子位于它的拟核内,那个所谓的拟核只是一个模糊的区域而已,没有核膜,当然还有一些小小的质粒散布在细胞质中。如果和人的DNA比起来,那真是小巫见大巫了,还是拿大肠杆菌说吧,DNA分子总共才470万碱基对,4400个基因,可是人46条染色体上的46个DNA分子有多60亿碱基对,4万多个基因。基因是细胞生命活动的控制者,管控细胞的新陈代谢等等活动,如果细胞的体积过大,就无法有效控制。动物细胞尚且肉眼不可见,更何况细菌呢!其二是因为表面积和体积的增大不同步,导致的物质交换和能量代谢效率相对降低。假如细胞是球体,如果细胞的半径增大一倍,那么表面积将增大两倍,体积则增大八倍,这使的单位体积分配的表面积相对原来减少,一方面物质运输的效率相对下降,另外,因为细菌的能量代谢是在细胞膜上进行的,这意味着制造的能量将不够用。综上所述,无论动物细胞还细菌等等,只能这么小了。
二 细菌无性,但却能剽窃同类基因以改造自身。
性的作用乃是可以实现不同个体间的基因重组,使得优良基因强强联手创造更有生命力的个体提供了可能。这有利于生物的进化。
细菌是无性繁殖,变异靠基因突变,而基因突变的概率很低,这会不会影响其生存进化呢?比如A和B是两个优良基因,基因型为ab的细菌要获得这两个优良基因,才能生存下去,不然就是毁灭。光靠基因突变的话,那就等到花儿也谢了,可能被自然选择无情的淘汰。
但实际上,细菌也可以获取同伴的基因以实现基因重组,科学家做过这样一个实验,将无毒的R型肺炎双球菌和加热杀死的有毒的S型肺炎双球菌混合注射给小鼠,小鼠死掉了,并且从体内分理出了S菌,为什么?原因就是R菌剽窃了S菌的DNA片段。
因此,既然自己没有优良基因,那就剽窃呗,代价是用自身核苷酸序列基本相同的一段交换,术语就叫交叉互换。
如果一个人服用抗生素,会杀死肠道内大量的细菌,若有个别细菌变异产生了抗药基因,则在它死亡解体后,抗药基因会被其同伴窃取并传递给后代。细菌是不是很聪明呢?然而这一切也只不过是适者生存的自然法则而已。
三 细菌也记仇。没有人在这个世界上活的容易,动物的生存比人更艰难,细菌也不例外,大自然相生相克,细菌的克星名叫噬菌体,是一类病毒,它会把自己的遗传物质DNA注射的细菌体内,用细菌的原料,机器生产它自己,直到把细菌折磨的死翘翘,再跑出去找其他倒霉蛋。
细菌恨死了噬菌体,被虐了千百次后,它找到了了对付敌人的方法。
人们发现在细菌的基因组里面有大量的病毒基因片段。这是细菌保存的曾经入侵过它的病毒的图像,用这些图像做比对它就能很快发现自己身体里有没有潜伏得敌人。一经发现,则坚决灭了。是不是很神奇?其实不过是分子之间的反应,分子之间的反应本来是无序的,如果不利于细菌的生命,则那些反应会随着菌体的死亡而消失,而保留下来的是有利于生命的反应,仅此而已。
四 金刚不坏之身,细菌中的极端分子。
说起古细菌,也许很少有人听说过。但你可能听说通过产甲烷细菌,它就是古细菌中的一类。它们其实非常地牛逼!是帮真正的玩命之徒,只热爱极端的生活。比如极端嗜热菌要100摄氏度以上才会觉得舒爽,火山边常常有它们的身影;嗜压菌喜欢压在细胞壁上的高压,海底对它们来说最舒适;嗜酸菌最爱在强酸中游荡;嗜盐菌只愿在高浓度的盐水中待着,死海对它们来说就是天堂。有人主张应该把古细菌从细菌中分出来,因为它们具有一些真核细胞的特点。
五 你的喜怒哀乐,与它们有关。
如果有人告诉你,在你的肠道里居住着超过一千亿个细菌,重量可达2公斤,你每平方厘米的皮肤上就有一亿个细菌,还有口腔鼻腔…你还认为你仅仅是你吗?准确的讲人是一个共生体。
寄居在肠道的细菌能帮助我们分解消化不掉的食物,为肠道供给能量,制造维生素,降解毒素或者药物,操练免疫系统,等等等等,说人离不开它们,绝对不是夸大其词,耸人听闻。
人总是以为我能主导我自己,果真是这样的吗?
肠道菌群在代谢的过程中制造了一种叫血清素的物质,准确的讲是一种神经递质。
血清素会影响人的胃口、内驱力(食欲、睡眠、性)以及情绪。
这下你该知道了吧,有时候无缘无故发脾气,其实是肠道居民生产的血清素太少了,也许改变一下吃法,照顾一下肚肚里面的居民就好了。
肠道密布神经网络,人们称之为肠脑,大脑和肠脑通过迷走神经这条高速专线联系,但通常只是在后台运行,人体感觉不到,然而我们人体的许多直觉却是来源于此。
6 生态系统中不可或缺的成员。
细菌是地球上最古老的生物,它们几乎无所不在,上至九天云霄下至万米深渊,它们几乎无所不吃,有吃石油的,吃金属的,吃塑料的,好吃的自然都不在话下。它们的生活方式也是五花八门,有能制造有机物的叫自养型,比如大名鼎鼎的硝化细菌,不能制造只能分解的叫异养型,大部分细菌属于此类,它们是生态系统的分解者,没有它们,这个世界将会尸堆如山,污秽遍地。
大自然生生相息,生机勃勃,绝对离不开它们的功劳。
看了这些,你对细菌的看法是不是有了转变呢?是不是觉得它们也很了不起呢!
(文字为作者原创,图片来自网络。)