地球几经沧桑巨变，这个星球上的生物也随之繁荣发展起来。
现在，在地球上生活的生物有200多万种。它们形态各异，绚丽多姿，一同装点着我们共同的家园。
如果要问你：世界上有哪些生物呢？你一定会如数家珍地列举出一系列动植物的名字来。不错，花、草、树、木、虫、鱼、鸟、兽，它们都是生物。但往往我们还会忽略另一种生物，那就是微生物。
说起来，它们可是我们这个家园里最古老的居民呢！其实，早在32亿年前，它们就生活在地球上了。论辈分，它们还是各种动植物的祖先呢！
本书的主角——细菌，就是这群古老居民中的一个成员。
说起这群遥远的原始居民，我们会感觉很抽象。实际上微生物很小，小到我们用肉眼根本看不到。所以在一开始，人类对它们并不了解。直到显微镜发明之后，才为人类认识微生物创造了可能。
那么，作为我们的主角、微生物的重要一员——细菌，它到底是一种什么样生物呢？本章将给青少年朋友解开谜底。
第一节认识细菌
1.微小的小精灵——细菌
微生物之所以有这样一个名字，这和它们身材的微小不无关系，它们是地球大家庭里微小的小精灵。但微生物可不是“微不足道”的，它们可是一个庞大而复杂的大家族。而细菌则是这个大家族里的一个重要成员。
那么，什么是细菌呢？
从广义上说来，细菌就是原核生物，即一大类没有核膜包裹的细胞核，只存在于称作拟核区的裸露DNA的原始单细胞生物。
细菌包括真细菌和古生菌两大类群。其中，除少数属古生菌外，多数原核生物都是真细菌。它们大致分为：细菌（狭义上的）、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体和衣原体六种类型。
人们通常所说的细菌就是指狭义的细菌。狭义的细菌是原核微生物的一类，是一类形状细短，结构简单，多以二分裂方式进行繁殖的原核生物。在自然界中，它们是分布最广、个体数量最多的有机体，也是大自然物质循环的主要参与者。
2.是敌是友——细菌有害吗
在生活中，人们往往谈细菌、病毒而色变，因为它们会侵害人的肌体，让人生病，甚至死亡。其实，细菌也分有益菌和有害菌，而且大多数的细菌实际上是无害的。在人体的消化道内就存在着不少帮助分解、消化食物的有益菌群，比如双歧杆菌、乳酸杆菌等。
科学研究表明，人体内各细菌群落都有一个平衡状态。如果这个平衡被打破的话，人就很容易出现腹泻等症状。
比如有时孩子患上了呼吸道疾病，大人给孩子吃很多的抗生素，结果连体内一些有益菌也被杀灭了，而那些有害的菌群却因为没有天敌而迅速繁殖，或者出现变异，从而使药物越来越失去效力，细菌的耐药物性也越来越强。
事实上，适当接触细菌有利于增强人体的免疫力。人们不可能总是生活在一个完全没有细菌的环境中，与其总是避免打照面，不如让自己的免疫力得到加强，不怕细菌的侵扰。
有专家认为，我们在肮脏的环境中成长，因此我们需要一个能够抵抗“脏”东西的组织结构。抵抗方式之一是避免与携带病原体和传染疾病的东西接触，恶心呕吐的感觉会让人们本能地远离那些让人感觉不快的东西。
第二种抵抗方式就是人的免疫系统发挥作用，打击那些引起感染和过敏反应的有害病原体。
皮肤首先是我们的第一道防线，它在没有受伤时免疫力较强，皮肤黏膜、口腔黏膜等是一道天然的屏障。当细菌经过破损的皮肤或通过了黏膜屏障进入体内后，还有淋巴细胞起作用，它一旦确定某病毒或细菌不是体内原有的，而是外来的，就会把这些入侵者杀死。
不过，当第一次入侵体内的细菌或病毒没有被淋巴细胞识别时，它就会越过淋巴细胞侵害各个器官。在一些组织器官被侵害后，人就会得病并且有时症状还比较重，这就是为什么好多传染病刚一来时首批感染的病人病情比较重。而随着疾病的蔓延，人们普遍有了一些免疫力，虽然不足以把这个病毒或细菌杀死，但感染症状就相对比较轻了。
人的抗病能力就像防卫能力一样是逐渐养成的，不是一朝一夕就有的。人们主动形成抗病能力的方式，就是打疫苗。
而被动方式就是要人去接触这些细菌和病毒，逐渐地认识它们，自身就会形成对它们的识别和抗病能力了。
3.明察秋毫——病毒与细菌的区别
细菌和病毒都是身材微小的微生物，很多人把细菌和病毒看作一种生物，事实上细菌和病毒是完全两种不同的微生物。
首先，从形态上看，细菌要比病毒大千百倍。通常，细菌的大小以微米来衡量，而病毒的大小以纳米来衡量。细菌的外部形态大多为球状、杆状、螺旋状，并且也因此命名为球菌、杆菌以及螺旋菌。
而病毒为多面体结构，为了能达到最佳的稳定结构，以及最佳比表面积（通常称1克固体所占有的总表面积为该物质的比表面积），病毒多为十二面体。
其次，从结构上看，细菌是由真正的细胞构成的，而病毒不是由细胞构成的。细菌是原核生物的一种，主要特点是没有核膜，其遗传物质分散在细胞质内一个相对固定的区域内，称为核区。
细菌的外面包裹着一层细胞壁，一般为多糖聚合而成。
病毒的构造很简单，外面是一层蛋白质，称为病毒外壳。
蛋白质外壳内部包裹着病毒的遗传物质，可以是DNA，也可以是RNA。病毒自己不能完成新陈代谢，也不能完成繁殖，需要寄生在其他细胞内完成。
再次，从生存繁殖方式看，细菌可以靠自己的力量生存，可自我繁殖。病毒不吸收营养、不呼吸，不能单独生存，不能自我繁殖。
细菌根据其生存方式可以分为自养性和异养性，即一部分细菌可以通过光合作用（比如一些蓝藻）或者是将无机物转化成为有机物质的化能（比如一些硫细菌）方式而达到生存的目的；另一部分细菌则和人一样不能自己合成有机物质供自身的生长繁殖，必须从外界摄取营养来养活自己。病毒就没细菌那样能干了，它们只能依靠寄生于宿主体内过寄生生活。当然这并不是说病毒完全不能脱离宿主，它们可以暂时脱离宿主，以休眠体的形式存在于外界，对于它们而言这是非常“恶劣”的环境。
细菌有自我繁殖的能力，它们采用二分裂的方法，就是我们通常所说的一个变二、二个变四的方式进行自我繁殖。病毒则必须侵入到宿主体内，利用宿主的合成机制来合成它们自己所需的蛋白质等物质，以此来构建自己的“身体”。
第二节细菌的发现
1.发现的可能——显微镜的发明
短焦距单显微镜的发明有着漫长的历史，古罗马作家幸尼加（公元前4年～公元65年）曾提到，透过充水的玻璃球可以看到物体被放大了。古希腊和中世纪阿拉伯人都很了解放大镜和取火镜。在公元11世纪，中国人应用凸透镜的放大作用，制造了远视眼镜。
最早的复式显微镜，是荷兰德尔堡的眼镜匠詹森和他的父亲罕斯在1590年前后发明的。
据说，事情的经过是这样的：1590年，一个晴朗无风的早晨，詹森在楼顶上闲玩。无意中，他把两片凸玻璃片装到一个金属管子里，再用这个管子去看街道上的建筑物，结果他发现教堂高塔上大公鸡的雕塑比原来大了好几倍。这个意外的发现使詹森异常兴奋，他高兴地跑下楼去，把父亲也拉上楼来观看，一起和他分享这种新发现带来的愉快。
当然，偶然性的发现代替不了科学上的发明。而这个偶然的瞬间却被詹森父子抓住了。后来两父子认真思索，反复实践，用大大小小的凸玻璃片做各种距离不等的配合，终于发明了显微镜。他们的显微镜由一个双凸透镜和一个双凹透镜组成，前者为物镜，后者为目镜。这台显微镜的镜筒大约长40厘米，直径约5厘米。放在显微镜支座上的小物体，当人们从镜筒看去时，显得大了许多。据说，詹森父子制造的显微镜至今仍保存在米德尔堡科学协会。
不过，这台显微镜只能称为显微镜家族中的“始祖”。以今天的技术标准来看，詹森父子制造的显微镜无论是放大倍数，还是分辨能力都是相当低的。
最早把复式显微镜用于科学研究的人是伽利略。1610年前后，他用显微镜研究了昆虫，观察到了昆虫的运动器官、感觉器官和复眼。
胡克制造的复式显微镜是早期最出色的显微镜。他在1665年出版的《显微术》是最早论述显微观察的专着。胡克的复式显微镜主要由物镜、目镜、镜筒、聚光器和一个照明灯组成。他用一个半球形单透镜作为物镜，一个平凸透镜作为目镜，镜筒长15厘米，可以拉长，底下还有一只灯用来照明，灯上附装有一个球形聚光器。胡克就是用这台显微镜发现了软木的细胞，并且清楚地观察到了蜜蜂的小针和小鸟羽毛的部分构造。
荷兰的列文虎克研制成功了高质量、高倍数的透镜。据说，其中有的透镜能将物体放大270倍。他制作的单透镜显微镜，可观察到泥土中的微生物、生存在牙齿上食物残留中的生物及蝌蚪体内的血液循环。1683年他在英国皇家学会的《哲学学报》上发表了第一批细菌图，但当时他并不知道这些东西是细菌，只知道它们是活的，列文虎克称它们为“小动物”。
此后100多年间，显微镜的研究没有取得多少进展，究其原因主要是受色差的影响，色差现象是不同颜色（波长）的光线通过透镜的折射角度不同而引起的。直到1812年意大利的阿米其造出了消色差透镜的显微镜，1820年法国的休巴里埃对其作了进一步的改进。
1830年英国的利斯特做出了既无色差又无球面像差的显微镜。
1880年德国的物理学家阿贝发明了油浸物镜，其可以放大物体2000多倍。阿贝生于爱森纳赫的一个纺织工人家庭，由于家境贫寒，靠别人资助才得以上完中学和大学。他于1861年在耶拿大学获得博士学位，1863年留校任教授，1866年与别人合作研制了光学仪器。
阿贝在光学仪器的理论上，作出的两项重要贡献之一就是波动光学的显微镜二次衍射成像理论：把物面视为复合的衍射光栅，在相对光照明下，由物面二次衍射成像。
1904年，德国蔡司光学仪器厂制成了超倍显微镜，其原理是把胶体放在目镜正下方，从侧面加光照射，胶体粒子把光散射，这样用显微镜就可以看到耀眼的反射。
相差显微镜是能将光通过物体时产生的相位差（或光程差）转变为振幅（光强度）变化的显微镜。人的眼睛一般只能鉴别可见光的波长（颜色）和振幅的变化，不能鉴别相位的变化。但是大多数生物标本高度透明，光波通过后振幅基本不变，却存在相位的变化，人的眼睛是感觉不到的。
19世纪30年代，德国物理学家泽尼克首先设计并在1942年制造了第一台相差显微镜，它能将这种看不见的相位变化转变为看得见的振幅变化。由于此项发明，泽尼克于1953年获得了诺贝尔奖。
相差显微镜主要用于观察活细胞、不染色的组织切片或缺少反差的染色标本。
电子显微镜是利用波长较可见光短的电子产生影像的。1932年，德国科学家用电子替代可见光制成了透射式电子显微镜，其解像力是人眼的1万倍，放大倍率达到了25万倍或更多。一般使用穿透式电子显微镜的标本需要非常薄，需要在7.5～15纳米之间。
而扫描式电子显微镜的电子束不穿过标本，所以标本不需要切片处理，而代之在标本表面涂上一层铂金，当电子撞击标本表面各点时，便产生次级电子，呈现立体状态，人们就可以观察标本的形状及表面的特征。
2.艰难的揭秘——细菌的发现
在14世纪时期，饥饿、战争、瘟疫这些妖魔侵袭了欧、亚、非大地，特别是有“黑色妖魔”之称的鼠疫，肆虐着欧洲及欧洲以外的大陆。
在黑色妖魔的袭击下，许多昔日繁华的大城市变成了一个个寂静的坟场，往日车水马龙的街道变得杳无人迹。这个黑色的妖魔在全世界迅速蔓延，从一个国家传到另一个国家，从一个城市发展到另一个城市，从这个农村蔓延到另一个农村。昔日繁荣的城市一夜之间变得凄凉、恐怖，大片大片的农田开始荒芜。恐怖一再上演，在欧洲流行的“黑色妖魔”夺走了大约2500万人的生命。这场人类历史上空前阴森恐怖、耸人听闻的浩劫，给人们留下了至今难以抹去的伤痕。
在当时，除鼠疫以外，白喉、霍乱、天花、伤寒等多种传染病都在猖獗地吞噬着无数宝贵的生命。谁是这些疾病传播的黑手？这些杀人妖魔来自何方？在一代又一代科学家、医生艰苦而顽强的努力下，人类终于揭开了一个又一个千古之谜。
揭开细菌这微小世界秘密的第一位功臣首归于荷兰人列文虎克。
列文虎克1632年出生于荷兰的德夫特。列文虎克出生之时，家庭非常贫寒，为了养家糊口，他曾在首都阿姆斯特丹一家杂货铺当学徒，过着食不果腹的日子。艰苦的环境没有使列文虎克的顽强意志屈服。
他如饥似渴地自学了许多科学书籍，并学会了磨制玻璃眼镜片的工艺，这为他日后伟大的发现夯实了基础。然而就是这位出身于学徒，后来又因生活所迫当上了负责开放和关闭市政府大门的更夫小子——列文虎克揭开了微小世界的奥秘。
当列文虎克在他的第一架能放大300倍的显微镜下，第一次看到了人类此前从未看到过的世界时，这一伟大的发现不仅震动了世界，也给日后科技发展提供了在当时可称得上最先进的一件武器。
