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第4章 绚烂多姿的细菌天地(1)

第一节什么是细菌

列文·虎克所观察到的微型生物后来被命名为“细菌”。“细菌”一词来源于希腊语,意思是“细小的杆状体”。我们今天常提到的“微生物”一般就是指细菌。

1.“庐山”真面目——细菌的认识之旅

细菌的长相多种多样,种类繁多,我们虽然无法一一加以分辨清楚,但是我们还是能够把握它们的基本形态的。细菌的基本形态大体分球形菌、杆形菌和螺旋形菌三种。我们的科学家相应地将它们形象地称为球菌、杆菌和螺旋菌。

在细菌的家族里,球菌身体鼓鼓的像个小球。在球菌中,有的独来独往、我行我素,过着单身的生活,例如尿素微球菌;有的喜欢出双入对,两个两个地存在,称为双球菌,例如引起人肺炎、中耳炎、胸膜炎的肺炎双球菌;也有的球菌喜欢成群结队地生活在一起,爱热闹,一个一个地排列成链状,好像珍珠项链一样,我们称为链球菌,它们往往对人体的危害很严重,可以引起伤口化脓、扁桃体炎、肺炎、败血症以及儿童易患的猩红热;或者是不规则地聚集成一群,由于它像一串葡萄,因此称为葡萄球菌,如金黄色葡萄球菌就是最常见的引起化脓炎症的球菌。

长得像一根火柴梗的细菌称为杆菌。像大家非常熟悉的大肠杆菌,与我们终身相伴,生活在我们的肠道里;也有许多杆菌是病原菌,如结核杆菌、坏死杆菌、破伤风杆菌等,它们可引起烈性传染病,严重地危害人畜。有一种肉毒杆菌产生的肉毒素是目前已知的毒物中最毒的一种,一毫克这样的毒素可以使几十万人死亡,杀死十亿只老鼠。

螺旋菌的身体弯曲成一圈一圈儿的,像弹簧一样。

常见的螺旋菌有口腔齿垢中的口腔螺旋菌。

2.“菌是铁,饭是钢”——细菌进食

任何细菌要想生存下来。从生活在活火山口的细菌到生活在毛孔中的细菌,都必须从周围的环境中获取食物。按照细菌获取食物的方法不同,可将细菌分为自养型和异养型。有些细菌能合成自身所需的食物,属自养型的。自养型细菌制造食物的途径有两种,一种自养型细菌依靠从周围环境中获取能量来制造食物,另外一种可以像植物一样利用太阳能合成食物。异养型细菌是通过消耗自养生物或其他异养型生物来获取食物的。同时,异养型细菌还能消耗各类食物,牛奶、肉类、树林里腐烂的树叶都是它们的美味。

3.细菌自我保护的撒手锏——内孢子

周围的环境有些时候会变得不利于细菌的生长。例如,失去了食物源或环境中产生出对细菌造成毒害的物质时,有的细菌将形成内生孢子,在这些恶劣的环境下生存。内生孢子是一种小小的、圆形的、具有厚壁的休眠细胞,在细菌细胞内形成。它含有细胞的遗传物质和一些细胞质。因为内生孢子能耐冰冻、高温和干旱,对恶劣环境有很强的抵抗力,所以能存活很多年。内生孢子很轻,一阵风就能把它吹到一个全新的地方。如果新的环境很适合它,内生孢子就会萌发,接着细菌就开始生长繁殖。

4.微小生物的奇特神通

如果我们生活在高辐射的环境中,抑或我们生活在3800米以下的深海,再或者我们生活在强酸性的环境中……凡是我们能想象到的艰苦卓绝的环境,大都有微生物生存的痕迹,而且可以毫不夸张地说,它喜欢那样的生活。

也并不是所有的生物都能适应高压的生活,但有些却喜欢生活在高压的环境中,而且也只能生活在高压的环境中。这种喜压的微生物可以生活在3800米以下的深海,压力很高,且没有阳光照射,水温很低。

有一种微生物即使是在100万~200万拉德的放射线照射下,也能生存。而一般微生物受到10万~15万拉德放射线的照射就会死亡。

腌制的鱼为什么会在高盐状态下仍然受到微生物的侵蚀?这恐怕和“喜盐”微生物有关吧。“喜盐”微生物不但能在高盐的环境下生活,而且也只能在高盐的环境下生存,一旦让喜盐微生物脱离食盐,它们便会渐渐地溶化、死去。

另外,自然界中还有很多形形色色的超级微生物展现着无穷的奥秘。如果能将这些超级微生物研究透彻,那么,我们就有可能利用它们的“超级”的特殊性生产出新的产品,提高我们的生活水平。

第二节几种常见的真菌

1.巨人部落——真菌家族

真菌在微生物世界中可以称得上是个“巨人”家族。真菌的个头较大,大部分真菌用肉眼就可以看到,只有少部分真菌需要靠显微镜才能看到。这个“巨人”家族里的成员,现在知道的有五万多种,其中的许多成员对我们来说都是很熟悉的。例如,在潮湿的大气里家具、衣服上常常发现长了霉,我们做酱、做豆豉用的曲霉菌和毛霉菌,发面、酿制啤酒用的酵母菌,等等,都是真菌。就连人们爱吃的蘑菇、木耳,也都是真菌大家族的成员。

在认识和利用真菌方面,我国有着悠久的历史。根据历史文献记载,早在2000多年前,蘑菇、木耳等真菌已成为我国人民所喜爱的食品,茯苓、灵芝也早已成为广泛应用的重要的药材。在距今1300多年前的唐朝,就有了关于栽培食用菌的记载。

根据日本江户时代的《温故斋王端编》一书的记载,日本的香菇栽培技术就是从中国流传过去的。

草菇栽培技术也是从中国流传出去的。早些年经华侨先带到了当时的马来西亚,后又在东南亚和北非一代广泛传播和种植,结果,草菇成了热带和亚热带地区备受人们钟爱的蔬菜品种,在国外获得了“中国菇”的美称。这些都是我国人民对食用菌栽培技术所作的巨大贡献。

2.蘑菇也是一种菌

雨后,一道绚丽的彩虹挂在天边,小朋友们手拉着手儿采蘑菇去!草丛里,小树林里,这儿瞧瞧、那儿看看,这儿一丛,那儿一簇,小朋友们争先恐后采蘑忙。

蘑菇、香菇、草菇、平菇、金针菇、木耳、银耳等都可食用,是一类营养丰富、味美可口的真菌,也都是常见的食用菌。

说到蘑菇,这里还流传着一个有趣的小故事。法国着名小说家大仲马曾经到德国去旅行。有一天晚上,正下着大雨,他忽然想要吃蘑菇,便冒着雨跑到饭店里。他一时想不起德文中的蘑菇该怎么写,便在纸上画了一只蘑菇,侍者误会了他的意思,以为他是要借伞出去,于是便急忙给他找了一把伞,使大仲马啼笑皆非。

的的确确,蘑菇的形状很像是一把撑开的伞,那小小的伞盖下还呈放射状排列着一层像伞骨子似的“菌褶”呢!

3.益心健脑好宝贝——灵芝

在众多的真菌中,灵芝是最令人称道的了。灵芝是一种真菌,属于真菌门、担子菌亚门、层菌纲、非褶菌目、多孔菌科的灵芝属。

多么拗口的一段描述!但是,在浩瀚无涯的生物界,你如果想知道一种生物的“地址”,想去生物世界“拜访拜访”它们,一定要弄清楚它们的省、市、区、县,问清楚它们地住址。

说到灵芝安家之所在,还是有一些规律可循的。灵芝喜欢把家安在栎树或其他阔叶树树干的基部、根部或枝干部。而且,它总是撑着个半圆形或肾形的红褐色泛着油漆光泽的伞等着你。那伞的干挺怪,不在正中,看着怪可笑的。你笑它可不会笑,它会“一本正经地介绍”它们的家史,并引经据典地告诉你它有多重要。《神农本草经》说灵芝有“益心气、安精魂、补肝益气、竖筋骨、好颜色”等功效。近些年来,现代医学也惊叹它的价值。它能用于健脑,医治神经衰弱、消化不良、慢性肝炎,对调节血压、防止血管硬化也有一定的效能。最近,它又被奉为滋补强壮剂,有“扶正固本”作用。

4.滋补佳品——猴头菇

猴头菇是一种药食两用真菌。猴头菌性平、味甘,能利五脏、滋补、助消化、抗癌、治疗神经衰弱,国内已广泛应用于医治消化不良、胃溃疡、食道癌、十二指肠溃疡、胃癌等消化系统疾病。猴头菇生长在柞树干上,是蘑菇的一个种类。刚生出时呈乳白色,逐渐转微黄,干燥后变为黄褐色。其形状好似猴子脑袋,故称为猴头菇。

猴头菇是一种着名的食品,有山珍猴头、海味燕窝之说。

内蒙古自治区大兴安岭林区是猴头菇的主要产区。

猴头菇中含有不饱和脂肪酸,有利于血液循环,能降低血胆固醇含量,也是高血压、心血管疾病患者的理想食品。它可以延缓人体衰老,提高机体免疫功能。把它蒸煮后在睡觉前食用,可安眠平喘,增强细胞活力和抵抗力,对患有气管、食道及平滑肌组织疾患者有保健作用。

有心血管疾病、消化系统疾病和患有咳喘的人均可食用。

第三节几种常见的有害细菌

1.细菌家族的不肖子孙——麦角菌

麦角菌属于真菌门、子囊菌亚门、核菌纲、球壳目、麦角菌科、麦角菌属。

此菌寄生在黑麦、小麦、燕麦、大麦、鹅冠草等禾本科植物的子房内,将子房变为菌核,形状如同麦粒,故称为麦角。

麦角菌的主要寄主是黑麦。

当黑麦开花时,麦角菌线状、单细胞的子囊孢子借风力传播到寄主的穗花上,立刻萌发出芽管,由雌蕊的柱头侵入子房。菌丝滋长蔓延,发育成白色、棉絮状的菌丝体并充满子房。毁坏子房内部组织后逐渐突破子房壁,生出成对短小的分生孢子梗,顶端产生大量白色、透明、卵形的分生孢子。同时菌丝体分泌出一种具有甜味的黏性物质,引诱昆虫如苍蝇、蚂蚁等把分生孢子传至其他健康的花穗上,麦角病便传播开来。当黑麦快成熟时,受害子房不再产生分生孢子,子房内部的菌丝体逐渐收缩成一团,进而变成黑色坚硬的称为菌核(麦角)的菌丝组织体。

麦角近圆柱形,两端角状,长1厘米~2厘米,内部白色。麦角掉落土中越冬或混入种子中,再随种子播入土中。第二年春天每个麦角萌发,生出10~20个子实体。子实体蘑菇状,头部膨大呈圆球形,称子座,直径1毫米~2毫米,灰白色或紫红色,下有一长而弯曲的细柄。子座表层下埋着一层子囊壳,子囊壳瓶状,孔口稍突出于子座的表面,因此在成熟子座的表面上可以看到许多小突起。每个子囊壳内产生数个长圆筒形子囊,每个子囊内产生八个线状的单细胞的子囊孢子,子囊孢子成熟后从子囊壳中放射出来,借助气流传播。

麦角为名贵中药材,它所含的生物碱多达12种,分为麦角胺、麦角新碱、麦角毒碱三大类。引起肌肉痉挛收缩是它的主要功能,常用做妇产科药物,用做治疗产后出血的止血剂和促进子宫复原的收敛剂。

麦角是麦类和禾本科牧草的重要病害,危害的禾本科植物约有16属、22种之多。麦角不但使麦类大幅度减产而且含有剧毒,牲畜误食带麦角的饲草可中毒死亡;用于人的药用剂量不当可造成流产,重者发生死亡现象。

麦角菌用深层培养法可产生麦角碱,还能利用其吲哚产生L-色氨酸。

全国约有13个省发现过麦角菌存在,麦角菌在我国分布很广。

东自浙江,西抵青海,南至贵州,北达黑龙江都有麦角菌的分布。

麦角菌曾在中世纪欧洲引起过所谓的“传染病”,有上千万人死亡,许多妇女流产。麦角菌病的后果极为可怕,会出现全身肌肉剥落、疼痛不止等症状,最后极其悲惨地死去。

2.杀人不见血的恶魔——肉毒梭菌

肉毒梭菌在自然界分布非常广泛,它在尸体动物、霉烂饲料中大量增殖并产生外毒素,野生动物采食含有毒素的饲料而发生疾病。

肉毒梭菌在气温高的环境中能大量繁殖和产生外毒素,为腐生菌,因此本病的流行多见于夏秋两季高温时节。另外,毒素在饲料中能保持较长时间,因此在冬季偶有发生和流行。

野生禽类多发生和流行本病,其他种类动物亦如前述具有敏感性。发病流行与饲料中所含的外毒素数量、野生动物采食含毒素饲料以及前述动物种类对各菌型毒素敏感性等因素紧密相关。野生水禽和家养水禽受害最大,野生水禽常受毒害后瘫痪致死。肉毒梭菌外毒素是目前生物毒素中毒性最强的一类。该毒素为一种嗜神经性毒素,当吃了含有毒素的饲料经肠道吸收后,它作用于颅脑神经核和外周神经——肌肉接头处,以及植物性神经末梢,阻碍胆碱能神经末梢释放乙酰胆碱,导致肌肉麻痹,使肌肉与神经传导发生障碍而使肌肉丧失应有的收缩力;没有炎症出现,但运动系统出现进行性不全麻痹和瘫痪,最后因呼吸肌麻痹而使动物发生呼吸和心力衰竭而死亡。

3.使食品变质的坏蛋——腐败菌

微生物中的腐败菌、病菌是食物败坏的主要原因。越是营养价值高的食品,它们就越爱钻营繁衍。

许多味美可口的菜肴和食物,一经腐败菌和病菌光顾,几天甚至几小时就会变酸变质,毒素滋生,人吃了就会发生食物中毒,严重的还会危及生命。

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