消失的微生物 第二章 我們的微生物地球 第一節(jié)
發(fā)布人：奧姆龍 時(shí)間：2020-09-01 閱讀：1675
第二章 我們的微生物地球
第一節(jié)
地球的歷史開(kāi)始于45億年前。彼時(shí)，它是一塊灼熱的熔巖，沒(méi)有任何生命的跡象；但10億年后，海洋里充滿了自由活動(dòng)的細(xì)胞。我們目前尚不清楚生命是如何從原始海洋里出現(xiàn)的。有人認(rèn)為第一塊生命元件來(lái)自于太空飄落的星塵，即所謂的泛種論假說(shuō)。另有人爭(zhēng)論說(shuō)自我復(fù)制的分子出 現(xiàn)于大洋底部的沉積黏土，或深海熱泉，或出現(xiàn)于波浪沖擊 海岸形成的浪花泡沫里。關(guān)于生命起源，我們?nèi)匀粵](méi)有一個(gè) 圓滿的解釋。
盡管如此，我們已經(jīng)大體上了解了生命的運(yùn)行規(guī)律，它們?nèi)绾螐暮?jiǎn)單變得復(fù)雜，并最終產(chǎn)生出了今天地球上豐富的生物多樣性。所有的生命形式、所有的生命現(xiàn)象都依賴于原始海洋里形成的永恒法則---演化、競(jìng)爭(zhēng)與合作。
在這個(gè)地球上，真正的主宰者是肉眼看不到的微小之物——細(xì)菌。在近30億年的時(shí)間里，細(xì)菌是地球上唯一的生命形式。它們占據(jù)了陸地、天空、水體的每一個(gè)角落，推動(dòng)著化學(xué)反應(yīng)，創(chuàng)造了生物圈，并為多細(xì)胞生命的演化創(chuàng)造了條件。它們制造了我們呼吸的氧氣，支撐了我們耕耘的土壤，提供了海洋生態(tài)系統(tǒng)賴以維系的食物網(wǎng)。在漫長(zhǎng)的歲月中，它們經(jīng)過(guò)不斷地試錯(cuò)，最終創(chuàng)造出復(fù)雜而穩(wěn)定的反饋系統(tǒng)，并造就了今天的生命形式。這個(gè)過(guò)程無(wú)比緩慢，但勢(shì)不 可擋。
對(duì)人類的心智來(lái)說(shuō)，要理解久遠(yuǎn)的歲月(deep time)非常困難，更難理解的是數(shù)十億年微生物的活動(dòng)如何將無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)變成了有機(jī)物?！熬眠h(yuǎn)的歲月”這一概念來(lái)源于地質(zhì)學(xué)，來(lái)源于我們對(duì)大陸板塊如何活動(dòng)的理解——大陸板塊形成、 分裂、漂移、相互撞擊、山脈隆起，而這些山脈在數(shù)十億年的風(fēng)吹雨打中漸漸銷(xiāo)蝕。然而早在今天大陸架的前身--大約5億年前的勞亞大陸與岡瓦那大陸——出現(xiàn)之前，細(xì)菌就已經(jīng)在地球上活動(dòng)了。
約翰?麥克斐(John McPhee)在他的經(jīng)典文章《盆地與山巒》里，以一個(gè)出色的類比刻畫(huà)了我們?cè)跉v史長(zhǎng)河中的位置：“倘若地球的全部歷史有古英格蘭的一碼長(zhǎng)，即從國(guó)王的鼻尖到他伸展開(kāi)的手臂末端那么長(zhǎng)，那么當(dāng)他在指甲鏗 上打磨一下指甲蓋的時(shí)候，就抹去了人類的全部歷史?！?/span>
或者考慮另外一個(gè)類比：假如將地球過(guò)去37億年的生命史壓縮成24小時(shí)，那么，我們的類人祖先將在午夜前 47?96秒出現(xiàn)，而我們自己——靈長(zhǎng)類智人屬則在午夜前2 秒登上舞臺(tái)。
為了理解浩瀚無(wú)垠的微生物世界，我們需要理解一個(gè)概念——絕大多數(shù)微生物都非常微小，100萬(wàn)個(gè)微生物也不過(guò)針眼大小。但是假如你把地球上所有的微生物都聚攏起來(lái), 它們的數(shù)目將超過(guò)所有哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類、昆蟲(chóng)、樹(shù)木等肉眼可見(jiàn)的生命形式的總和。此外，微生物的總質(zhì)量也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這些肉眼可見(jiàn)的生命形式的總和。請(qǐng)記住這個(gè)事實(shí)：不可見(jiàn)的微生物組成了地球上生物量（biomass）的主體，超過(guò)海洋與森林中所有的魚(yú)類、哺乳動(dòng)物、爬行動(dòng)物。
沒(méi)有微生物，我們將無(wú)法消化，無(wú)法呼吸；沒(méi)有我們，絕大多數(shù)微生物將安然無(wú)恙。
“微生物”這個(gè)術(shù)語(yǔ)包含了好幾種類型的生物體。在本書(shū)中，我主要論及的是細(xì)菌域，它們也稱作原核生物，即沒(méi)有細(xì)胞核的單細(xì)胞生物。但是這并不意味著它們很低級(jí)。細(xì)菌細(xì)胞完整，而且自給自足——它們可以呼吸、運(yùn)動(dòng)、進(jìn) 食、清除廢物、抵御天敵，還有，最重要的，繁衍生息。它們大小不一，形狀各異——有的像皮球、胡蘿卜、回飛棒、 逗號(hào)、蛇、磚頭，甚至三腳架。所有這些形狀都天衣無(wú)縫地 適應(yīng)于它們的生活方式，包括在人體內(nèi)繁衍的方式。在接下來(lái)的篇章里我將就此展開(kāi)論述。一旦它們擅離職守，我們就有麻煩了。
另一種微生物屬于古菌域，它們看起來(lái)與細(xì)菌差不多。 但是，顧名思義，它們是生命之樹(shù)上非常古老的一支，有著獨(dú)特的遺傳性質(zhì)與代謝能力，而且具有獨(dú)立的演化歷史。古菌最初發(fā)現(xiàn)于極端環(huán)境，比如熱泉和鹽湖，但是實(shí)際上它們 在許多環(huán)境中都有分布，包括人類的腸道和肚臍眼。
第三種微生物形式屬于真核生物域。這些單細(xì)胞具有細(xì)胞核及各種細(xì)胞器，可以組成更復(fù)雜的多細(xì)胞生命形式。在過(guò)去的6億多年里，真核細(xì)胞產(chǎn)生了昆蟲(chóng)、魚(yú)類、植物、兩棲類、爬行動(dòng)物、鳥(niǎo)類、哺乳動(dòng)物等所有可見(jiàn)的“大型”生物。然而，有些原始的真核生物仍然被歸類于微生物，包括 真菌、原始藻類、一些阿米巴變形蟲(chóng)和黏液菌。
衡量微生物還需要另外一個(gè)尺度。你可能很熟悉形如樹(shù)狀的家譜——你的祖先按輩分從長(zhǎng)往幼排列，從輩分最長(zhǎng)的曾祖父母，到祖父母，依次類推，家族成員的數(shù)目不斷增 長(zhǎng)。現(xiàn)在試想一下地球上所有生命的家譜——由于生命形式是如此之多，以至于它不像一棵樹(shù)，而像一片樹(shù)叢，樹(shù)枝向各個(gè)方向伸展。試想一下這是一片圓形類似表盤(pán)的樹(shù)叢，起源靠近中心，之后的樹(shù)枝向外伸展。接下來(lái)，讓我們把人類放入這個(gè)樹(shù)叢，比如說(shuō)放在大約8點(diǎn)鐘的位置上。
現(xiàn)在來(lái)考考你：玉米在這個(gè)樹(shù)叢的什么地方？不出意外 的話，我們一般不會(huì)認(rèn)為人類跟玉米有多么接近——玉米嘛，畢竟是一種綠色植物，也許它在樹(shù)叢中間的某個(gè)地方？ 錯(cuò)，它位于8點(diǎn)01分的地方。如果人類和玉米是如此接近，那么樹(shù)叢的其他部分是些什么生物呢？回答：基本上都是微 生物。譬如說(shuō)，大腸埃希菌與梭狀芽泡桿菌這兩種常見(jiàn)細(xì)菌 之間的距離比我們與玉米之間的距離還要遠(yuǎn)人類在浩瀚的微生物世界面前只是一個(gè)微不足道的斑點(diǎn)。我們需要習(xí)慣這種想法。
然后還有病毒呢。嚴(yán)格說(shuō)起來(lái)，病毒算不上生物，因?yàn)?它們必須入侵并利用其他活細(xì)胞才能實(shí)現(xiàn)繁殖。一提起病毒，我們想到的往往是流感病毒、肝炎病毒、艾滋病毒，總之都是給我們添亂的家伙。事實(shí)上，世界上大多數(shù)病毒與我 們都不相干——它們?nèi)肭值氖羌?xì)菌細(xì)胞，而不是動(dòng)物細(xì)胞。 在海洋中，病毒顆粒的數(shù)目不計(jì)其數(shù)，比宇宙中所有星辰的數(shù)目還多，它們依賴于海洋中無(wú)數(shù)的細(xì)菌而生活。在數(shù)十億 年的時(shí)間里，病毒與微生物鏖戰(zhàn)不休，演化出了無(wú)數(shù)攻防的招數(shù)，這讓我想起了《瘋狂》雜志里間諜對(duì)抗間諜的經(jīng)典系列漫畫(huà)。事實(shí)上，針對(duì)人體細(xì)菌性疾病的一種可能治療方案，正是利用這些病毒（又稱為噬菌體）來(lái)殺死細(xì)菌。這個(gè) 想法我將在本書(shū)的第十六章談到。
許多類型的微生物棲居在地球上，并參與塑造了地球。 不過(guò)，本書(shū)主要關(guān)注的是細(xì)菌，以及當(dāng)我們用強(qiáng)效藥物殺滅它們的時(shí)候會(huì)發(fā)生些什么。許多真核生物（比如瘧原蟲(chóng)，它是導(dǎo)致瘧疾的主要原因之一）都給我們帶來(lái)了深重的災(zāi)難， 但那是另一個(gè)性質(zhì)的問(wèn)題。同樣的，許多病毒——比如艾滋病病毒——也危害著人類，但是它們對(duì)抗生素沒(méi)有反應(yīng)，因此本書(shū)也不會(huì)討論它們。
網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載《消失的微生物》作者馬丁·布萊澤。