你所不知道的細(xì)菌

江南

看到咱們今天要說(shuō)的話題——細(xì)菌，你會(huì)不會(huì)有點(diǎn)兒奇怪，細(xì)菌，我們?cè)诳茖W(xué)課上學(xué)過(guò)呀。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，形狀微小，有三種基本形狀，還有什么是我們不知道的呢？還真有！而且很多關(guān)于細(xì)菌的研究顯示，它們一點(diǎn)兒也不簡(jiǎn)單……

細(xì)菌有骨架

在課本上，細(xì)菌的結(jié)構(gòu)雖然被概括為“簡(jiǎn)單”——可事實(shí)卻證明，在很多細(xì)菌中，都有著蛋白質(zhì)骨骼和隔室結(jié)構(gòu)。

組成我們身體的那些復(fù)雜細(xì)胞可以組成各種各樣不同的形狀，雖然它們僅被一個(gè)軟膜包裹著。這其中的奧秘就在于它們有內(nèi)部骨架，確切地說(shuō)是細(xì)胞骨架——一個(gè)由蛋白質(zhì)組成的纖維結(jié)構(gòu)。細(xì)胞骨架不僅幫助維持細(xì)胞的形狀，而且還具有運(yùn)輸細(xì)胞內(nèi)分子的“軌道”作用，能在細(xì)胞進(jìn)行分裂活動(dòng)時(shí)，確保所有的分子準(zhǔn)確地各就各位。除此之外，細(xì)胞骨架也能夠幫助固定鞭毛這樣游離的結(jié)構(gòu)。在一些磁性細(xì)菌中，細(xì)胞骨架的蛋白質(zhì)還能讓磁粒子排成一排，使整個(gè)細(xì)胞看上去就像一枚活生生的指南針。

除了我們?cè)谡n上學(xué)到的復(fù)雜細(xì)胞（比如真核細(xì)胞）有內(nèi)部結(jié)構(gòu)外，實(shí)際上，有相當(dāng)多的簡(jiǎn)單細(xì)菌也有自己獨(dú)特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如，有四分之一的有基因組序列的細(xì)菌有制造“微型隔室”的基因。這些微型隔室就像一個(gè)個(gè)微小的化工廠，能夠通過(guò)聚集反應(yīng)物來(lái)加速反應(yīng)的進(jìn)行，還能幫助保護(hù)其他的細(xì)胞免受其在活動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的毒副產(chǎn)品的危害。

如果你并不了解細(xì)菌的其他情況，但你至少要知道：它們非常小，小到用肉眼根本看不到。而它們之所以長(zhǎng)得這么小，也是有緣由的。一般來(lái)講，動(dòng)植物的復(fù)雜細(xì)胞內(nèi)都有精密的內(nèi)部運(yùn)輸系統(tǒng)幫助它們向周圍運(yùn)輸分子，而相比之下，只有單個(gè)細(xì)胞的細(xì)菌則主要依靠擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)來(lái)移動(dòng)細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。由于擴(kuò)散在微米距離內(nèi)才是比較有效的，所以細(xì)菌長(zhǎng)不大。

然而，確實(shí)有極少數(shù)的細(xì)菌長(zhǎng)得非常大，甚至不用顯微鏡我們也能用肉眼看到它。第一個(gè)細(xì)菌“大塊頭”是在1985年被發(fā)現(xiàn)的，被稱作“費(fèi)氏刺骨魚(yú)菌”，它生活在紅海刺尾魚(yú)的腸子里，長(zhǎng)0.7毫米。

后來(lái)，納米比亞珍珠硫細(xì)菌的出現(xiàn)刷新了由費(fèi)氏刺骨魚(yú)菌保持的

世界最大細(xì)菌的紀(jì)錄。納米比亞珍珠硫細(xì)菌是在納米比亞大陸架的沉積物中被發(fā)現(xiàn)的，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的細(xì)菌。它內(nèi)部含有微小的硫磺顆粒，會(huì)發(fā)出閃亮的白色，當(dāng)它們排列成一行的時(shí)候，就好像一串閃亮的珍珠項(xiàng)鏈，因此有“納米比亞的硫珍珠”之稱。它的體積比費(fèi)氏刺骨魚(yú)菌還要大100倍。如果把它們和普通細(xì)菌來(lái)作比較，就好像把藍(lán)鯨和新生的小老鼠放在一起，相差可不是一點(diǎn)兒半點(diǎn)兒！

除了費(fèi)氏刺骨魚(yú)菌和納米比亞珍珠硫細(xì)菌，還有一種硫細(xì)菌，大約

有0.5毫米寬，能用肉眼看得到，它是2002年在墨西哥被發(fā)現(xiàn)的。由此可以推測(cè)，很可能還有更多的細(xì)菌叢林中的“大家伙”等待我們?nèi)ヌ剿鳌l(fā)現(xiàn)。

細(xì)菌會(huì)“聚眾狩獵”

如果你在顯微鏡下看到細(xì)菌慢慢地越聚越多，可不要以為它們要“打群架”，其實(shí)它們是在通過(guò)釋放化學(xué)信號(hào)來(lái)互相溝通。這些信號(hào)能幫助細(xì)菌感知周圍有多少它們的同類。一旦等到數(shù)目足夠，它們會(huì)開(kāi)始聚集——這是一種所謂的“群體感應(yīng)”。

能發(fā)光的海洋細(xì)菌有時(shí)候會(huì)利用這種群體效應(yīng)來(lái)確保它們能在數(shù)量足夠多的情況下發(fā)出足夠亮的光，比如說(shuō)發(fā)光桿菌屬的費(fèi)氏弧菌。粘細(xì)菌也會(huì)像狼群一樣集體狩獵，游到一起，聚集在一塊，在它們的獵物上方徘徊，并釋放酶類分解這些食物。聚集在一塊的時(shí)候，它們往往會(huì)捕捉到更大的獵物——這和狼群聚集在一起狩獵的目的是一致的。

不僅如此，甚至連不同種類的細(xì)菌之間也會(huì)有非常密切的合作。最近一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家們將兩種類型的細(xì)菌同時(shí)放在含有乙醇和富馬酸的容器中培養(yǎng)。其中一種細(xì)菌能夠分解乙醇，但在這樣的培養(yǎng)環(huán)境中，它卻沒(méi)辦法將此過(guò)程中產(chǎn)生的多余電子運(yùn)走；而另一方面，另一種細(xì)菌雖然可以將過(guò)多電荷轉(zhuǎn)移到富馬酸上，但卻不能分解乙醇。那么從理論上來(lái)講，這兩種細(xì)菌都會(huì)死掉，但是事實(shí)卻出人意料；它們長(zhǎng)得十分茁壯。研究人員發(fā)現(xiàn)，它們之間形成了微小的納米網(wǎng)絡(luò)，可以將它們連接到一個(gè)電子傳導(dǎo)網(wǎng)上，從而使它們發(fā)揮出各自的長(zhǎng)處。由此可見(jiàn)，細(xì)菌比我們想象的要復(fù)雜很多，它們具有很強(qiáng)的社會(huì)性。

用細(xì)菌點(diǎn)燈照明

在你小的時(shí)候，或許聽(tīng)過(guò)這樣一個(gè)故事：古時(shí)候，有一個(gè)勤奮好學(xué)的小孩子，因?yàn)榧依锖芨F，沒(méi)有錢(qián)買(mǎi)燈油來(lái)供他晚上讀書(shū)，他就把螢火蟲(chóng)捉來(lái)，借著微弱的光亮讀書(shū)。隨著環(huán)境污染日益增多，螢火蟲(chóng)的光亮已經(jīng)漸漸遠(yuǎn)離了我們的生活。最近，荷蘭科學(xué)家培育出一種能發(fā)出熒光的細(xì)菌，把數(shù)百萬(wàn)個(gè)細(xì)菌裝在玻璃容器中，就成了一個(gè)獨(dú)特“細(xì)菌燈”。

研制細(xì)菌燈的荷蘭科學(xué)家吉爾夫·赫爾登從小就喜歡螢火蟲(chóng)，但是在夏天的夜晚，都市中已經(jīng)很難發(fā)現(xiàn)螢火蟲(chóng)了。而培育螢火蟲(chóng)，也是一件比較困難的事情。某些科學(xué)文獻(xiàn)中提到，一些細(xì)菌可以發(fā)出像螢火蟲(chóng)那樣的綠色熒光，于是，他決定利用這樣的細(xì)菌研制一種像螢火蟲(chóng)那樣發(fā)光的燈具。

要在實(shí)驗(yàn)室里培育這種熒光細(xì)菌，首先要找到它們最愛(ài)吃的“食物”，吉爾夫發(fā)現(xiàn)這些細(xì)菌在甲烷氣體中發(fā)光效率最高。熒光細(xì)菌在吸入甲烷之后，可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能。這種能量轉(zhuǎn)化的效率要比各種電燈都高呢！這是為什么呢？原來(lái)電燈在發(fā)光的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生熱量，這部分能量的轉(zhuǎn)化就浪費(fèi)掉了。而細(xì)菌發(fā)出熒光的時(shí)候則一點(diǎn)兒熱量都不會(huì)產(chǎn)生，全部能量消耗都轉(zhuǎn)化成了光能。

除了能效高之外，“細(xì)菌燈”還有益于人體健康呢！細(xì)菌發(fā)出的綠色熒光非常柔和，不會(huì)像紅光、藍(lán)光、紫外光那樣刺激到人體的神經(jīng)系統(tǒng)和生物鐘。它們不但可以在黑暗中為我們照亮，甚至還可以利用柔和光線所營(yíng)造的氛圍，幫助我們很快進(jìn)入夢(mèng)鄉(xiāng)。

在培育發(fā)光細(xì)菌的同時(shí)，還有科學(xué)家試圖把螢火蟲(chóng)的熒光基因移植到植物體內(nèi)，相信不久的將來(lái)，我們就會(huì)見(jiàn)到能夠在夜晚發(fā)出熒光的植物啦！

鞭毛

鞭毛是存在于某些細(xì)菌菌體上，細(xì)長(zhǎng)并呈波狀彎曲的絲狀物。它的長(zhǎng)度常超過(guò)菌體若干倍。數(shù)量少則1～2根，多則可達(dá)數(shù)百根。據(jù)研究證明，鞭毛是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官。

群體感應(yīng)

細(xì)菌能自發(fā)地產(chǎn)生或者釋放某些特定的信號(hào)分子，并能夠感知這種信號(hào)分子的濃度變化，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)菌的群體行為。這種調(diào)節(jié)控制的系統(tǒng)就稱為群體感應(yīng)。比如，當(dāng)我們被某種病毒感染的時(shí)候，它們就是利用群體感應(yīng)，共同釋放毒素，導(dǎo)致我們生病的！

甲烷氣體

甲烷氣體就是我們常說(shuō)的沼氣。它是有機(jī)物在厭氧條件下，經(jīng)過(guò)微生物的分解作用而產(chǎn)生的一種混合氣體。也就

是說(shuō)，我們平常的剩飯、剩菜、果皮、爛菜葉等有機(jī)物垃圾，都是螢光細(xì)菌喜愛(ài)的“食物”，可以幫助細(xì)菌燈發(fā)光呢！