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千姿百态的细菌 精选

已有 15100 次阅读 2012-7-12 09:14 |个人分类:自然|系统分类:科普集锦| style, 世界

大自然因为生命的多样性而显得多姿多彩,形态各异的奇花异草、飞禽走兽使这个世界充满了生命的活力,即使在那人类肉眼所无法企及的微小生命——细菌世界中也生活着各种形态不一、千奇百怪的成员,它们同样使这个显微世界洋溢着生命的斑斓色彩。

 

今天人类已认识了数千种细菌,但这可能仅是自然界中细菌实际数量的极小部分,在如此众多的细菌中有三种形态的成员数量最多,即杆菌、球菌和螺旋菌,它们是细菌世界中最其貌不扬的公民。

 

杆菌顾名思义就是杆状的细菌,也可以说它们是圆柱体,但这些圆柱体的长度和截面的比值因细菌种类不同差异很大,有的细长而近乎丝状,有的短粗而近乎球状,即使对于同一种细菌而言其长度有时也很不一致,但同一种细菌的截面大小却相差无几。杆菌并非都是身体僵硬的直杆菌,很多杆菌的身体还可以屈挠,大多数杆菌都是单个存在的,不过有一些杆菌由于细胞分裂后产生的两个子细胞并不分开而头尾相连形成所谓的双杆菌,如果细胞多次分裂后子细胞都不分开而连成一串则形成链杆菌。最名闻遐迩的杆菌是大肠杆菌,这也是迄今人类认识最深入的一种生命,它主要生活在人类和温血动物肠道里,在一般情况下,它们是栖息在肠道的正常细菌,对于维持肠道的正常功能很有裨益,但在一些特定条件下,它们可以变成致病菌而引起急性腹泻和一些炎症,去年使德国民众闻之色变的肠出血性大肠杆菌(EHEC)就是一种严重的肠道传染病原菌。

 

球菌的身体呈球状,不同球菌大小差异也很大,凑巧的是,细菌大小的两个极端都是球菌,上个世纪末在非洲纳米比亚西南海岸的海底中发现了一种身体硕大的细菌,这种被取名纳米比亚硫磺珍珠的胖乎乎球菌个头之大,连人的肉眼都清晰可见,可堪称是世界上最大的细菌,不时被科学家们提及的纳米细菌很多也是小球菌,这种纳米尺度的微型细菌可以说是最小的细胞生物,但是也有很多的科学家并不相信有这样的生命存在。当然,除这些极端例子外,大部分球菌大小虽有差异,但都还同其它细菌一样处于微米级这一尺度范围。同杆菌一样,很多球菌也不是单独存在的,而是两个、四个、八个或一长串整齐有规律地排在一起,它们分别叫做双球菌、四联球菌、八叠球菌或链球菌,这也是由于它们细胞按一定规律分裂后子细胞没有分开的缘故,还有一些球菌细胞分裂后一大片子细胞都密密麻麻挤在一起,显微镜下看上去有点象成串的葡萄,所以它们得了个葡萄球菌的名字,这类细菌中最有名的恐怕是金黄色葡萄球菌,它可以引起人类的皮肤软组织和内脏器官的感染等许多病症。

 

螺旋菌身体呈螺旋状,不同螺旋菌的螺距(两个相邻环之间的距离)和螺旋的圈数不同,一类叫螺旋体的重要细菌实际上就是螺旋菌,螺旋体中不乏许多与人类密切相关的成员,比如苍白密螺旋体就是导致梅毒这种人类性传播疾病的元凶。螺旋菌中还有一类叫弧菌的特殊成员,它们的螺旋圈数因不足一圈而使身体呈弧形,引起霍乱的罪魁祸首就是一种弧菌,这种叫做霍乱弧菌的细菌在历史上曾给人类带来巨大的灾难,今天在世界上许多地方它又有卷土重来的趋势,另外一种叫作蛭弧菌的细菌也是一种可怕的弧菌,它的拉丁名叫Bdellovibrio,有“吸血鬼”的意思,它是人类迄今发现的少数几种能寄生在其它细菌体内的细菌之一,当它接触到它倒霉的猎物时,它的身体便高速旋转,象钻头一样钻入猎物体内,在猎物体内它利用其营养物质大量繁殖自己的后代,最后小蛭弧菌们裂开猎物身体游动出来又去搜寻别的细菌。

 

细菌中还有众多形态非常独特的异类,例如丝状菌,很多放线菌就生有长长的菌丝,许多菌丝交织在一起便构成了它们的完整身躯——菌丝体,放线菌是一类很有名的细菌,那芬芳的泥土气息也往往是由于它们分泌了一种叫“土腥味素”的物质,今天人类生活中赖以依存的抗生素很多也是由它们分泌的,如链霉素、卡那霉素、氯霉素和红霉素等。很多的蓝细菌也能形成丝状体,这是一种能进行光合作用的细菌,由于它们长得很象藻类,以前长期被叫做蓝藻,其实那是一个天大的误会,它们和属于真核生物的藻类毫无亲缘关系,蓝细菌通常生活于水体,池塘中的水往往泛着绿色也与它们的存在不无关系。 

 

一种叫球衣菌的细菌在显微镜下乍一看似乎也是一种丝状菌,其实它们是一种杆菌,只不过这些小杆菌们一个紧挨一个地挤在长长的丝状鞘套内,鞘套可以保护它们免受天敌的侵害,不过到了一定时候它们也会从套子里游出去见识天地的广阔。柄杆菌是一类生长有附属物的细菌的代表,它们的杆状身躯的顶端可以长出一个长长的柄,柄的尖端是固着器,可以将菌体固定在基质上,许多柄杆菌可以聚集在一起形成美丽的玫瑰花瓣图案。在德国的一个咸水湖里生活着一种叫多刺疣微菌的细菌,这种细菌整个身体都长有象“刺”一样的圆锥状凸出物,偶尔一两个特别长的“刺”从身体顶端凸出,一种叫闪烁杆菌的细菌杆状身体的顶端则生有一个球状体,就象一根棍棒顶着一个大球,此外,科学家们还发现过方型和星型的细菌,自然界中还有些细菌没有固定的形态,支原体就是一种形态多变的细菌,球状、梨状、螺旋状的长丝以及一些说不上名字的形态应有尽有,这主要是由于支原体没有一般细菌都具有的细胞壁,这是一种披被在细菌细胞最外表的能固定菌体形态的结构成分。

 

许多细菌还具有周期性的生活史,在其一生中的不同发育阶段形态可谓截然不同,一种典型的具有生活史的细菌就是粘球菌,它们在正常条件下是杆菌,当生活环境中的营养变得匮乏时,少数粘球菌释放一种叫环腺苷酸的物质去召唤其它粘球菌向它们靠拢,于是粘球菌们逐渐聚在一起分工合作形成一个形状怪异、颜色艳丽的子实体(一种繁殖结构),子实体可以产生许多叫粘孢子的休眠体以度过营养匮乏的难关,当环境变得再度适宜时,粘孢子又可以变成杆菌。

 

那些没有生活史的细菌形态也并非是一成不变的,它明显受细菌生活的环境条件的影响,比如温度、营养,许多生长在培养基上的细菌一般在幼龄阶段和生长条件适宜时,它们的形态正常、整齐,衰老的细菌或不正常的条件下,细菌尤其是杆菌细胞出现异常形态,有的细胞膨大,有的变成梨形,有的产生分枝,有时菌体伸长而成丝状,这些异常状态的细胞一旦转接至有着丰富营养的培养基上又会恢复正常的形态。节杆菌是土壤中一种常见的细菌,它的形态显著受营养条件影响而呈现有趣的“杆-球”循环现象,当营养丰富时,它们是标准的杆菌,随着营养物的耗竭,杆状细胞越变越短最后成为标准的球菌,这大概是饥饿让它们难受得缩成一团了吧,不过当营养条件变得再度适宜它们生活时,它们的形态又可恢复为杆状。

 

自然界中尚有极大数量未被认识的细菌(有些科学家相信这个比例是99%),它们中或许有更为稀奇古怪的样子,这有待未来的科学去探索。虽然细菌的形态千奇百怪,但这些样貌都是经过漫长的自然演化发展而来的,它们高度适应细菌所生存的环境,至于细菌形态和生活环境是如何相互适宜的,那将是又一门高深的学问,那里面蕴涵着大自然更为深刻的美。

大肠杆菌

链球菌

金黄色葡萄球菌

苍白密螺旋体

弧菌

链霉菌

正在分裂的柄杆菌

支原体

蓝细菌

世界上最大的细菌,肉眼可见

多刺疣微菌

 

粘细菌的子实体

注:本文原刊于《知识就是力量》,博文有改动和完善。



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