第40章 微生物世界(2)

　　很多人可能会反问，微生物也可以吃吗？

　　不过，相信我们中的每个人都吃过蘑菇。

　　所以答案是肯定的。我们日常食用的美味可口的蘑菇等都属于微生物中的真菌，它们是可食用菌，大部分属于担子菌——这是一类最高级的真菌。

　　有统计数字表明，在已知的550种左右食用菌中，担子菌占95％以上。可食用和有医用价值的常见担子菌有香菇、凤尾菇、金针菇、草菇、竹荪、牛肝菌、木耳、银耳、猴头菌、口蘑、松茸、灵芝、茯苓、马勃等。

　　常有人把这些食用菌误认为是植物。这不，兰兰和冬冬又为此事而吵起来了。最后，他们两个闹到了博士爷爷家中。冬冬大声嚷着：“爷爷，爷爷，您说蘑菇是植物吧？”兰兰马上喊：“是微生物中的真菌。”

　　“不对……”

　　“你才不对……”

　　爷爷明白是怎么回事了，他说：“孩子们，别吵了，我来告诉你们吧。”冬冬他们这才静下来，仔细听博士爷爷讲解。

　　爷爷告诉他们，蘑菇等食用菌与植物有本质的区别。担子菌不含叶绿素，不能靠进行光合作用获得能量。无论它们的细胞结构还是繁殖方式都与其他真菌类似，只是更复杂一些。它们往往形成较大的个体，称为子实体。

　　食用菌营养丰富，首先它含有丰富的蛋白质。这些蛋白质中所含的氨基酸的种类齐全，尤其是人体所需的氨基酸全部可以供给，例如，在蘑菇、草菇和金针菇中含有丰富的一般谷物中缺乏的赖氨酸，因此最适于用来补充人体所需的赖氨酸。另外，食用菌中所含的维生素十分丰富，有B族维生素，维生素K、维生素D、维生素C、维生素PP、泛酸、烟酸、叶酸、维生素H等。爷爷最后问：“现在你们明白了吧？”

　　冬冬和兰兰点点头，高高兴兴地出去玩了。

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　　真菌小档案

　　中文名：真菌

　　英文名：fungus

　　菌体由菌丝组成，无根、茎、叶的分化，无叶绿素，不能自己制造养料，是以寄生或腐生方式生活的低等生物。真菌的种类很多，分鞭毛菌、接合菌、子囊菌、撮子菌和半知菌五类。真菌菌丝呈管状，多数菌丝有隔膜，此类菌丝为多细胞，隔膜中央有小孔，使细胞质、细胞核得以通过。有些真菌的菌丝无隔膜，为多核细胞。真菌以无性生殖和有性生殖两种方式进行繁殖，广泛地分布在自然界中，与人类关系十分密切。

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　　银耳，又称白木耳，含蛋白质、磷脂、钾、钙、磷、铁、镁等矿物质和多种微量元素，以及多糖、粗纤维等。据报道，银耳多糖有抑制肿瘤生长的作用，银耳的其他成分如粗纤维和钙也有预防癌症的作用。有人证实，银耳制剂可提高机体的免疫功能，增强巨噬细胞的吞噬作用，增加免疫球蛋白含量，从而抑制癌细胞的生长。银耳作为一种抗癌食品，正在备受重视。

　　7.环境小卫士

　　明明是一名很爱动脑筋的小学生，遇事总喜欢刨根问底，也因此他懂得了许多知识。有一天的生物课上，老师告诉同学们这样一件事。

　　重金属和放射性元素等污染物，一般在土壤和水体中的浓度不会太高，但许多生物体具有摄取和积累重金属的能力，例如某些水生生物体内富集的重金属浓度可达周围环境中浓度的数百至数万倍。这些被低等生物摄入的重金属沿食物链逐渐转移，而且在被高等动物和人体吸收后，会在内脏中长期积累，达到一定的浓度后而呈现毒性。因此，环境中即便只存在极少量的重金属和放射性金属元素，就有可能造成严重的危害。明明听完老师的话后就想，现在科学家们研究出解决的办法了吗？

　　放学后，明明去了学校的图书馆，他查阅了许多资料，虽然有些字他都还不认识，但在图书馆管理员的帮助下，他终于发现目前防止这种危害的最有效的途径之一，就是对受污染的土壤或水体进行突击性的处理，以去除其中的大部分重金属元素。美国科学家利用重组DNA技术，构建了具有超强的吸附重金属能力的大肠杆菌，采用它可以有效去除重金属。

　　那么，是什么样的改变让大肠杆菌具有非同一般的吸附重金属的能力呢？明明又找到了答案：原来，在此之前已经有科学家发现，某些植物、酵母和藻类会合成一类称为“植物整合素”的短肽，它们与这些生物细胞内的重金属解毒有关，解毒的机理就是利用这些短肽上的流基将重金属离子整合。美国环保署的几个科学家甚至将一系列与“植物螯合素”产生有关的基因，克隆并重组到大肠杆菌中，通过适当的遗传改造，让这些大肠杆菌能产生若干种不同分子量的“植物螯合素”，并且让产生的这些多肽都集中固定到细胞的表面。为了便于应用，他们还通过类似的操作方式，让细胞表面同时还带上具有结合纤维素能力的称为“纤维素结合结构域”（cellulosebindingdomain）的肽链，这样细胞就可以牢固地结合在纸张或木屑的纤维素上，成为固定化细胞。用这种固定化细胞做吸附剂，可以非常有效地清除镉、汞、铅等重金属。

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　　大肠杆菌小档案

　　中文名：大肠杆菌

　　英文名：colonbacillus

　　大肠杆菌是生活在人和动物肠道中的埃希氏属细菌。外形呈杆状，周身有鞭毛，能运动，往往在初生儿或动物出生数小时后即进入肠道。除某些菌株能产生肠毒素，使人得肠胃炎外，一般不致病。大肠杆菌能合成对人体有益的维生素B和维生素K，但当人或动物机体的抵抗力下降或大肠杆菌侵入人机体其他部位时，可引起腹膜炎、败血症、胆囊炎、膀胱炎及腹泻等。

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　　2006年9月，科学家表示在澳大利亚的一个污染场地发现的微生物细菌，不仅可以忍受废油和氯污染的致命性土壤和污水，而且可以将这些污染物分解，使它们不再对人类构成威胁。

　　科学家发现，有的细菌能“吃”掉镁、锰、铁、铜等金属元素，于是把细菌吹入低品质的铜矿石中，让细菌把铜矿石中的一些其他盐吃掉，便剩下纯净的铜了。这样，不需要动力消耗，就能够得到大量的铜。

　　8.沼气能源

　　又是一个寒假，文娟高高兴兴地回到农村的奶奶家过春节。这一次让她感到奇怪的是村里那一堆堆的猪、牛粪不见了，家家都用一种奇怪的气做饭，而且生活用电也是自己村里解决。后来，舅舅告诉她，这是沼气发电，那些猪、牛粪都用来制沼气了。接着舅舅带她四处看了看，并告诉她许多新鲜的东西。

　　听舅舅解释后，文娟知道了炎炎的夏日，在沼泽地、污水池和粪池里经常可以看到许多大大小小的气泡从里面冒出来，那就是沼气。如果用玻璃瓶把这些气体收集起来，点燃后，瓶口会出现淡蓝色的火焰。

　　沼气是微生物在缺少氧气时，通过发酵将秸秆、杂草、人畜粪便等有机物质分解而产生的一种可燃性气体。城市污水处理厂产生的活性污泥，也可以在密闭的消化池中经发酵生产出沼气。在合适的温度、湿度和酸碱度下，微生物产生沼气的速度很快。产生出的沼气是多种气体的混合物，有甲烷、二氧化碳、氮气、氧气、氢气、硫化氢、一氧化碳、水蒸气和极少量除甲烷之外的碳氢化合物，其中甲烷占大部分，平均含量约为60％，二氧化碳平均含量为35％。1立方米的沼气完全燃烧，可释放出5203～6622千卡的热量。沼气可作为能源，用于发电、照明及家庭和工业燃料。微生物是沼气发酵过程的关键因素。沼气发酵过程大致分为以下两个阶段：

　　第一阶段是多种细菌分泌的酶，将复杂的有机物质逐步分解成一些低分子量的简单有机物及二氧化碳、氢气、硫化氢等无机物，这一阶段叫酸发酵阶段。这一阶段起作用的微生物有纤维素分解细菌、蛋白质分解细菌、果胶分解细菌、脂肪分解细菌、丁酸细菌和醋酸细菌。

　　第二阶段是由甲烷细菌分泌的酶，将酸发酵阶段分解出来的简单有机物分解成甲烷和二氧化碳；甲烷细菌分泌的某些酶还可利用酸发酵阶段产生的氢气，将二氧化碳还原成为甲烷。这一阶段是产生甲烷的阶段，因此叫做气体发酵阶段。

　　产甲烷的细菌种类很多，根据它们的细胞形态、大小、有无鞭毛、有无孢子等特性，可分为杆菌类、球菌类、八叠球菌类和螺旋菌四类。甲烷细菌分布广泛。在土壤、湖泊、沼泽中，在池塘污泥中，在牛、羊的肠胃道中，在牛、马粪和垃圾堆中，都有大量的甲烷细菌存在。

　　此外通过沼气发酵还可获得优质肥料。因此，越来越多的人认识到综合利用沼气的广阔前景，并且采取各种措施支持沼气利用。

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　　沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其他燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明，现在随着沼气产量的不断增加，科学家们正在研究如何更高效地利用沼气。

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　　山东昌乐酒厂安装2台120千瓦的沼气发电机组，一年节约能源开支29万元，工程运行一年即收回全部成本。杭州天子岭填埋场发电工程在运行过程中，在平均电价为0.438元\/千瓦时的条件下，投资回报率可达14.8％。

　　9.制服天花恶魔

　　法国著名的医生琴纳从小就刻苦学习，大学毕业后回到家乡开始行医。有一年他的家乡天花肆虐，夺去了无数的生命，琴纳很伤心，于是他一边行医，一边研究治疗天花病的方法。

　　琴纳通过学习知道，中国人已发明了往人的鼻孔里种牛痘预防天花的方法，只是这种方法并不安全，轻的留下大块疤痕，重的还会死亡。

　　有一次，乡村里有检察官让琴纳统计一下几年来村里因天花而死亡或变成麻脸的人数。他挨家挨户了解，几乎家家都有天花的受害者。奇怪的是，养牛场挤奶女工中间，却没有人死于天花或脸上留麻子。细心的琴纳没有放过这个奇怪的现象，他挨个问挤奶女工生过天花没有以及奶牛生过天花没有，挤奶女工告诉他，牛也会生天花，只是在牛的皮肤上出现一些小脓疱，叫牛痘。挤奶女工给患牛痘的牛挤奶，也会传染而起小脓疱，但很轻微，一旦恢复正常，挤奶女工就不再得天花病了。

　　琴纳由这一线索入手，开始研究用牛痘来预防天花。

　　1796年5月的一天，琴纳从一位挤奶姑娘的手上取出微量牛痘疫苗，接种到自己儿子的胳膊上。不久，种痘的地方长出痘疱，接着痘疱结痂脱落。一个月后，他又在儿子胳臂上再接种人类的天花痘浆。尽管这样做非常危险，但是为了验证种痘的效果，为了制服天花这个恶魔，琴纳还是咬着牙将针扎进了儿子的肩膀。最后，奇迹出现了，儿子没有出现任何天花病症。

　　1798年，琴纳宣布自己的试验成果，可是英国皇家学会一些科学家根本不相信一个乡村医生能制服天花，有的还说接种牛痘会像牛一样长出牛尾巴，甚至像公牛一样眼睛斜起来看人……

　　面对无情的诽谤和攻击，琴纳不但没有动摇，反而更加坚信不疑。真理终究会被人们所接受，1801年，接种牛痘的技术逐渐被欧洲人所认同。这时英国政府终于承认琴纳的发现有重要价值，在伦敦建立新的研究机构——皇家琴纳学会，由琴纳担任主席。在这里，琴纳将全部精力投入研究工作，直到1823年逝世。世界因为琴纳而永远地脱离了天花的魔掌。

　　1977年10月26日，联合国卫生组织在索马里发现最后一例天花后，这些年在世界各地从没有发现一例天花病人。

　　这个肆虐几千年的恶魔终于从人类的视野里消失了。

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　　天花病毒小档案

　　中文名：天花（牛痘）

　　英文名：smaupox

　　天花病毒属于牛痘病毒科，是一类最大、结构最复杂的病毒。病毒由中心的双链DNA和包裹在外面的一层含有蛋白质的膜组成。同属于这一科的病毒还有牛痘病毒、猴痘病毒等。

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　　人类学会接种牛痘后，又相继研制出了各种预防疾病的疫苗：1891年，研制出白喉和破伤风疫苗；1922年，法国研制出结核疫苗；1954年，第一种有效的脊髓灰质炎疫苗问世；1960年，美国一位病毒学家安德斯制成麻疹疫苗。现在，科学家又研制出狂犬病疫苗、甲肝疫苗、乙肝疫苗等，而且接种方法也不只限于注射，还可以把疫苗制成糖丸给幼儿口服。

　　10.噬菌体的独特食谱

　　1915年，英国微生物学家特沃特做了一个实验：在固体培养基上培养一批细菌。在细菌生长的过程中，他一直观察着细菌的生长变化，有一天，他意外地发现：在细菌的菌落上有些部分慢慢地形成一种透明的胶体状。

　　特沃为了弄清楚这个问题，首先检查了那些形成透明胶体的部分，发现胶体里面的细菌不见了，接着他粘了一小部分的胶体东西放到生长正常的细菌群落上，过一段时间之后，发现与胶体接触到的细菌也形成一种透明的胶体状。

　　经过几次的重复实验之后，特沃特判断：“胶体中一定存在某一种因子。”

　　到了1917年，法国医官埃雷尔发表了一篇实验报告，内容和特沃特的发现类似。他认为有一种光学显微镜所看不到的微生物存在着，这种微生物可以寄生在细菌体内，最后将整个细菌破坏掉。埃雷尔的实验是这样的：

　　他把细菌培养在培养液中，等到细菌增殖到浑浊状时，就把他所认为的微小生物加进去，数小时之后，细菌培养液就会变成一种透明的澄清液。

　　然后，他再将这种液体用一种特殊的“过滤器”（一种由陶土烧成的，有极微小的孔隙，普通的细菌滤不过去，但是比细菌微小的粒子是可以被滤过去的）进行过滤。将过滤液滴到生长于固体培养基的细菌群落上，则在细菌群落上出现了与特沃特所看到的相同现象。

　　埃雷尔心想：那种能够使细菌分解掉的因子，是一种微生物，而不是化学物质。

　　事实虽然被埃雷尔言中了，但在当时他并没有用充足的实验来证明，直到20年以后，世界上出现了电子显微镜，人们才得到最后的答案，并将它命名为噬菌体。