生命科學(xué)（四）

繡夫

我們上次講到，地球上所有的生命體可以劃分為五界：無核原生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。從本期起，我們將陸續(xù)介紹這五個生物界及其典型的成員。

病毒

讓我們從生物界中最微小的成員—病毒說起吧。

說到病毒，我們大家都不陌生，因?yàn)槲覀兂３艿竭@些小家伙的侵?jǐn)_。你看，這個小姑娘（見圖1）得了感冒，又流鼻涕，又打噴嚏，這就是感冒病毒在作怪。當(dāng)你打噴嚏時(shí)，含有數(shù)以百萬計(jì)病毒的飛沫被噴到空氣中。如果有人在近處吸入這些飛沫，他就可能會得感冒。

病毒由一個核酸分子（脫氧核糖核酸，即DNA;或核糖核酸，即RNA）被蛋白質(zhì)包裹而成，或僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成。病毒個體微小，結(jié)構(gòu)簡單。病毒沒有如動物或植物那樣的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，因此，它自身不能復(fù)制。但當(dāng)病毒一旦進(jìn)入動物或植物細(xì)胞，它就會“接管”原來細(xì)胞的化學(xué)過程，取代細(xì)胞進(jìn)行工作，這個細(xì)胞就會源源不斷地復(fù)制出病毒來。所以，科學(xué)家認(rèn)為病毒并不完全是“活著”的，因?yàn)槿绻麤]有活細(xì)胞的幫助，它們無法“生”出后代來，只能說它們是一種體積非常微小、結(jié)構(gòu)極其簡單的生命形式。

有些病毒被稱為噬菌體，它們?yōu)榱朔敝扯艏?xì)菌。在圖2中，高倍電子顯微鏡顯示細(xì)菌被T4噬菌體的病毒攻擊的情況：噬菌體把自己的DNA（脫氧核糖核酸）注入細(xì)菌—有4個空噬菌體正附著于細(xì)菌外殼上。

現(xiàn)在，我們再把病毒的圖像放大許多倍，看看它們怎樣復(fù)制自己。從圖3中可以看到，T4噬菌體病毒看起來像一個微型的飛船，中間的紅色部分是它的核心—雙螺旋DNA，綠色部分是它的蛋白質(zhì)外殼，外面藍(lán)色部分是它的封套。圖4則顯示了病毒進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)完成復(fù)制的全過程。從圖4上部我們看到一個病毒（藍(lán)色），它由頭部、內(nèi)部的DNA、注射管和尾部構(gòu)成。一開始，病毒附著到細(xì)菌的細(xì)胞壁上，然后病毒尾部抓住細(xì)菌細(xì)胞壁，并將自身的DNA注入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)。于是，細(xì)菌開始復(fù)制病毒的DNA，病毒的新頭部和新尾部開始形成。病毒越來越多，被復(fù)制出來的病毒終于在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)爆發(fā)，細(xì)菌細(xì)胞被破壞了，許多新的病毒誕生了。

除了普通的感冒，病毒引起的其他疾病包括水痘、流行性腮腺炎、麻疹和艾滋病等。艾滋病即獲得性免疫缺陷綜合征，目前，已知這種病是由人類免疫缺陷病毒引起的。該病毒使人體的自然防御體系失去效用，人體于是極容易遭到其他病毒或細(xì)菌的攻擊。

水痘、帶狀皰疹和唇皰疹是由一種皰疹病毒引起的。皰疹病毒有時(shí)可以生活在人體許多年而沒有造成任何傷害。

病毒已經(jīng)夠小了，但有一種很像病毒的類病毒，比一般病毒更小。類病毒是由一個長度較短的RNA（核糖核酸）構(gòu)成的化學(xué)微粒，它們沒有像病毒一樣的蛋白質(zhì)外殼。朊病毒則更小，它們不同于病毒或類病毒，被認(rèn)為僅由蛋白質(zhì)構(gòu)成。類病毒感染會引起多種動物疾病，而朊病毒是一類能引起哺乳動物和人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變的傳染性的病變因子。從圖5中，我們可以比較T4噬菌體病毒、類病毒和朊病毒的大小。

細(xì)菌

說了病毒，我們再來談?wù)勁c我們的生活關(guān)系同樣密切的細(xì)菌。

如果你曾經(jīng)在溫暖的5、6月間把牛奶敞開放在外面，那么，你肯定會看到，它很快就會變酸。這種變化是由于一種被稱為細(xì)菌的微小無核原生物快速增長引起的。細(xì)菌是最普遍存活于地球上的生命體。在空中，在地上，在所有的植物和動物，包括人類的身上，都可以發(fā)現(xiàn)細(xì)菌。有些細(xì)菌甚至存活于溫泉中和冰水中。

細(xì)菌對于人類來說各不相同：某些細(xì)菌有害于人類，有些細(xì)菌卻是非常有益的。有害的細(xì)菌能夠引起危險(xiǎn)的疾病，如破傷風(fēng)和敗血癥（血液中毒）等。有益的細(xì)菌，比如，能夠分解廢物的細(xì)菌以及生活在植物的根部，從空氣中固定氮元素以供給植物的細(xì)菌。

在抗生素被發(fā)明出來以前，細(xì)菌引發(fā)的疾病有時(shí)會在廣大地區(qū)迅速流行和蔓延。公元14世紀(jì)和17世紀(jì)，鼠疫，俗稱黑死病，在歐洲造成數(shù)百萬人死亡。鼠疫是由生活在大鼠身上的細(xì)菌引起的，經(jīng)由跳蚤傳染給人類。圖6描繪的是歐洲流行黑死病時(shí)的慘狀。

一個典型的細(xì)菌，其大小約為動物細(xì)胞的千分之一，必須依賴電子顯微鏡才能看清它。細(xì)菌有厚厚的細(xì)胞壁，但無細(xì)胞核。圖7顯示了細(xì)菌的各種形態(tài)。細(xì)菌存活，或者利用來自化學(xué)品或陽光的能量，或者吸收食物中的物質(zhì)。細(xì)菌既可以從無生命的物質(zhì)，如植物和動物的尸體，也可以從活細(xì)胞中汲取養(yǎng)料。

細(xì)菌的繁殖主要以一分為二的方式進(jìn)行（見圖8）。如果在溫暖、潮濕且食物充足的情況下，細(xì)菌每20分鐘繁殖一代。這意味著，在一個小時(shí)內(nèi)，細(xì)菌可以繁殖三代。那樣的話，在24個小時(shí)中，一個細(xì)菌可能繁殖的后代數(shù)目是一個天文數(shù)字：5x1021！

細(xì)菌在處理我們身體排出的廢物時(shí)發(fā)揮了重要作用—防止這些廢物造成污染。在污水處理廠里，廢水慢慢地流過固體灰粒或細(xì)礫鋪成的處理床層（見圖9）。生活在床層表面的細(xì)菌就把廢物分解成簡單的物質(zhì)。這些簡單物質(zhì)可以被釋放到小溪和河流中，不會傷害野生動物。

我們的身體表面和內(nèi)壁生活著很多種細(xì)菌。你的口中就有細(xì)菌在消化剩余食物殘?jiān)?。圖10就是電子顯微鏡下顯示你牙齒表面的細(xì)菌。如果你不經(jīng)常刷牙，這些細(xì)菌會堆積起來，形成白色的斑塊。由細(xì)菌產(chǎn)生的酸會攻擊牙齒堅(jiān)硬的外殼。如果酸可以到達(dá)下面的柔軟層，蛀牙就會日益嚴(yán)重。