細菌與病毒有何不同

文｜李 皓

細菌與病毒有何不同

文｜李 皓

有些抗生素之所以能夠殺菌，是因為它們能破壞細菌細胞壁的合成。但如果用它們治療由病毒引起的流感、肺炎，就會延誤治療，因為抗生素對病毒根本不起作用

我曾經有一次到新西蘭旅行，在奧克蘭國際機場候機時，我看到機場內的每個不銹鋼垃圾桶上都帶有醒目的中文提示：“不準吐痰”，在中文上方有一行英文：““No Spitting –Please use toilets”（不準吐痰，請使用衛(wèi)生間）。這讓我有些疑惑：為什么當?shù)貦z疫局把痰液看得和人排泄的大小便一樣臟？

進入機場衛(wèi)生間，我看到座便器旁的廢物箱是封閉型，乳白色箱蓋上的文字寫著：“touch-free”（勿觸碰），文字下方有圖示顯示打開與關閉箱蓋的三步驟：第一步，將手懸空于箱蓋的紅外感應口；第二步，箱蓋自動打開；第三步，投入廢物，箱蓋自動關閉。這種廢物箱僅用于投放裹實的衛(wèi)生巾，廁紙絕不能投入其中，而是必須隨水沖走。這些國際公共衛(wèi)生間的管理要求與設施使用方法幾乎不為中國旅客所了解。

那么，為什么衛(wèi)生間的廢物箱要封閉？為什么廁紙必須隨水沖走？

這還得從地球上的生命形式談起。

沒有微生物，動植物就無法生存

地球上的生命形式分為三大類：植物、動物和微生物。植物和動物都是多細胞生物，而微生物卻是單細胞生物。

在生態(tài)系統(tǒng)中，植物、動物與微生物的功能定位不同。植物叫生產者，動物叫消費者，微生物叫分解者。它們之間存在著一種物質流動的關系，可簡單描述為：植物通過吸收土壤與空氣中的簡單化合物，生長出葉和果，供動物食用；動物排泄的糞便、死亡的尸體都會回歸大地；而大量存在于土壤中的微生物能將這些糞便與尸體（包括植物的凋落物）都分解成簡單化合物，再供植物吸收與生長。

在這一物質循環(huán)流動的過程中，微生物的分解作用極為關鍵。可以說，沒有微生物，大自然的植物與動物都無法健康生存。而細菌就是自然界中最廣泛存在的微生物。

人類首次看到微生物是在發(fā)明了光學顯微鏡之后。最早的光學顯微鏡是由一個叫詹森的眼鏡制造匠人于1590 年前后發(fā)明的。這個顯微鏡是用一個凹鏡和一個凸鏡做成的，制作水平還很低。

詹森雖然是發(fā)明顯微鏡的第一人，卻并沒有發(fā)現(xiàn)顯微鏡的真正價值。事隔 90 多年后，顯微鏡又被荷蘭人列文虎克研究成功了，并開始真正地用于科學研究試驗。光學顯微鏡的可觀察能力達0.2微米（千分之二毫米），能看見所有類型的細菌。在大自然中，取一點湖底泥，就能在光學顯微鏡下看到許多不同種類的細菌。

中國古代創(chuàng)建的“?；鶟O塘”的農業(yè)模式，就很好地利用了魚塘底泥中微生物的功能。

“?；鶟O塘”是中國唐朝流行的一種可持續(xù)的農業(yè)方式。其具體做法是：在魚塘周圍栽種桑樹，用于養(yǎng)蠶。蠶的糞便作為魚飼料投入塘中，用于養(yǎng)魚。魚的糞便沉入塘底，在底泥微生物的分解下，成為桑樹需要的肥料。塘泥被起出，用于給桑樹施肥。這一模式很好地體現(xiàn)了人類的生產活動離不開自然界中存在的微生物。因此，盲目殺菌是不可取的。

抗生素并不能消滅病毒

細菌按其形狀命名，分為球菌、桿菌、弧菌、螺旋菌、帶附屬絲菌五類。在可觀察能力達0.001微米的電子顯微鏡下，能看到不少細菌表面長有鞭毛。鞭毛使細菌具有很強的移動能力。也正是在電子顯微鏡下，人類看到了比細菌小數(shù)百倍的病毒。病毒的大小為0.005～0.05微米，細菌約為0.5～5 微米，動物細胞約為10 微米。因此，病毒和細菌比動物細胞要小得多。

許多致病性的細菌或病毒正是“鉆”進動物細胞，在動物細胞中大量增殖，甚至產生毒素，才導致動物發(fā)病的。在我國的空氣質量報告中，有一類空氣污染物叫“可吸入顆粒物”，指的是粒徑小于10微米的懸浮顆粒物。這類顆粒物能順利通過人的鼻腔、咽喉，直接進入人的呼吸道。粒徑5～10微米的顆?？蛇M入氣管和支氣管，小于5微米的顆粒能到達細支氣管和肺泡，2.5微米以下的顆粒物能通過肺泡進入血液。從病毒與細菌的大小來看，它們是能通過人的呼吸道進入人體的。

能使動物感染、引發(fā)疾病的細菌與病毒統(tǒng)稱為“病原體”。動物細胞、細菌和病毒在結構上有著很大的不同。概括地講：動物細胞由細胞膜、細胞質與細胞核組成；細菌由細胞壁、質膜、細胞質、DNA組成；病毒由核酸、蛋白質外殼、被膜（有或無）組成。

有些抗生素（如青霉素和頭孢霉素）之所以能夠殺菌，是因為它們能破壞細菌細胞壁的合成。但如果將它們用于治療由病毒引起的流感、肺炎（比如SARS），就會延誤治療。因為病毒沒有細胞壁，使用能破壞細胞壁的抗生素對病毒不起作用。

病毒感染動物細胞的大致過程是：第一步，病毒顆粒附著于細胞表面；第二步，病毒核酸侵入細胞中，使其受到感染，而病毒的蛋白質外殼留在細胞外；第三步，在病毒核酸的指令下，被感染細胞內開始合成病毒自身需要的酶；第四步，病毒核酸開始在被感染細胞中大量復制；第五步，多個新病毒蛋白外殼在被感染細胞中合成；第六步，多個新病毒在被感染細胞中得到裝配；第七步，新病毒從被感染細胞中大量釋放出來。此時，被感染細胞通常會因裂解而死亡。

以脊髓灰質炎病毒感染過程為例（該病毒的感染后果是小兒麻痹后遺癥，而引起手足口病的腸病毒EV71與它有著相似的感染模式）病毒先進入扁桃體或腸壁細胞內，增生后被釋放出來，隨后侵入頸部或腸系膜的淋巴結。增生后，病毒被釋放入血液中，出現(xiàn)初次病毒血癥。隨著血液，病毒到達神經系統(tǒng)以外的器官，再增生，入血液，出現(xiàn)二次病毒血癥，抗體開始產生。接著，大量的病毒通過血管進入中樞神經系統(tǒng)，進一步增生，并在神經系統(tǒng)內擴散。這樣的病毒感染會導致神經細胞的嚴重損傷。一些治療不及時的手足口病患者之所以最終死于腦炎，就是這樣的感染過程所致。

手足口病患者在發(fā)病初期，咽喉與手、足上常出現(xiàn)皰疹。這些皰疹一旦破裂，就會釋放出病毒。當帶有病毒的飛沫或沾有病毒的食物進入到無免疫力者的口中，就極易發(fā)生疾病的傳染。這也就是為什么在手足口病流行時，務必做好患者隔離、進食前洗手的原因。

由于抗生素對病毒不起作用，對于病毒引起的傳染病，比如非典（SARS）、手足口病、流感等，及時使用中藥治療能獲得好的效果。（來源：中國科普博覽網 責任編輯/南之嶺）

李皓，1982年畢業(yè)于四川大學生物系生物化學專業(yè)，1986～1994年在德國弗朗霍夫研究院漢諾威毒理研究所從事免疫生物學研究，1994年獲得德國漢諾威大學自然科學博士學位。1995年回國到北京醫(yī)科大學免疫系做博士后，研究中草藥成分的免疫調節(jié)作用。1996年辭職并成為環(huán)境科普志愿者。2000～2004年，成為國家環(huán)?？偩汁h(huán)境使者。2008年成為“中科院老科學家科普演講團”成員。