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微生物

3月前
4月前
11月前
1918年的西班牙大流感,距今已接近100年了。虽然后来暴发了SARS非典型肺炎(2002)、MERS中东呼吸综合症(2012),但真正让“病毒”概念走入寻常百姓视线的,莫过于2019冠状病毒病。 尽管病毒很可怕,但是你知道吗?没有病毒,搞不好我们也活不下去了…… 哥伦布在新大陆发现烟草后,不仅晋身为欧洲人追捧的时尚,还被当作壮阳的药引,以及用来治疗黑死病,更有甚者,连学校每天早晨都会教导孩子集体吸烟。现代人多已意识到香烟的危害,却鲜少知道烟草与病毒的发现息息相关。 烟草广受欧洲各阶层人士欢迎,成了殖民政府重点发展的商业农作物。正当赚得盆满钵满之际,“烟草花叶病”突然袭来,造成了重大的经济损失。1886年,德国农业化学家把患病的叶子研磨出汁,再滴在健康的烟草叶上,不出所料,烟草叶就发病了。不久之前,“细菌致病学说”业已成为学界的中流砥柱,因此想当然耳地把烟草花叶病,归咎于细菌。 ◢人类发现的第一种病毒? 后来,俄国的植物学家使用可以过滤细菌的“巴斯德-张伯伦过滤器”,进行了检验病因的实验。“巴斯德-张伯伦过滤器”的瓷土孔洞,细小得连病菌都无法通过,可当他把过滤后的汁液,注射在健康的烟草上时,烟草还是一样发病了。由于他的观念依然受制于当时的“细菌致病学说”,因此折中地把“细菌毒素”当成了肇因。 然而实验结果引起了荷兰微生物学家的质疑——如果致病原因是“细菌毒素”,理应只有被注射过滤液的叶子会染病,而不会造成叶片之间的感染。由此,推断出致病的很可能是比细菌更小,且又能穿透陶瓷过滤器的活性物质,并以拉丁文给它取了个名称——Virus。烟草花叶病病毒,成为人类发现的第一种病毒。 ◢了解病毒历程,首推《进击的病毒》 以病毒为主题的书籍,第一本推荐的就是史钧写的《进击的病毒》,文字浅显易懂。除了上述发现病毒的历程,对于病毒起源、病毒形态、演化过程,都有详尽的解说,这是我阅读他的《疯狂人类进化史》和《其实你不懂进化论》之后,又一部令人大开眼界,且不失趣味的著作。但这本书的缺点也很明显——政治洗白的味道很浓,尤其是在序里大力赞扬中国政府的防疫大业,以及在描述群众接受天花疫苗态度时,极力高捧母国、贬低欧洲的行径,实在让人傻眼。 ◢病毒是“寄生”的微生物吗? 病毒之名本就让人听了心中不适,新冠病毒更加深了这样的既定印象。由于病毒对生物造成的伤害肉眼可见,让科学家将病毒与其他生物的关系,定义为单方面获利的“寄生关系”(Parasitism),但这观念随着基因领域的深耕而渐渐动摇。其实,人类和病毒的关系远不如想像那样疏远,而且是属于“共生关系”(Symbiosis)。 RNA病毒具有一些专属的RNA序列,名为LTRs。科学家不但在人类基因组中发现了这类型序列,而且占比还不低,竟高达43%!当中包括了HERVs(9%);LINEs(21%),以及SINEs(13%)。相比之下,人类基因组里负责编码蛋白质的2万个基因,却只占了区区1.5%而已!据推测,这些嵌合入人类基因组的“病毒残骸”是百万年来演化的结果,甚至可以追溯至远古的海洋脊椎动物。 这些所谓的“病毒残骸”,对人类究竟有多重要?我们先岔开话题,简单说说人类生命的形成——当卵子受精后,子宫就会开始构筑“胎盘”,以便胚胎着床。“胎盘”将拥有一半父本基因的胚胎,与母亲的血液隔开,以防胎儿遭到母亲的免疫系统攻击。此外,“胎盘”也为胎儿提供养分和输出排泄物。“胎盘”这么重要,但若非HERVs编码的“合胞素”,人类“胎盘”根本无法成形,胚胎也就无法在子宫内成长了! 此外,RNA病毒还会改变自己的特性,以适应宿主体内的环境,从而与宿主一起应对自然选择的挑战。这在弗兰克·瑞安的另一本著作——《病毒的进化:从流感到埃博拉病毒》里有更详尽的叙述。 ◢“粘液瘤病毒”与兔子 1859年,欧洲定居者在澳洲引入了欧洲兔以解决粮食问题,最终兔满为患。1950年3至11月,澳洲当局企图使用生物手段——“粘液瘤病毒”来控制兔子的数量,99.8%的兔子都难逃一劫,一些兔子因为基因天生对“粘液瘤病毒”更具抗性,过不久兔子数量就复苏了,之后的7年,病毒致死率降到25%。从此,澳洲幸存下来的欧洲兔变得更能抵抗“粘液瘤病毒”的袭击,而病毒也喜获新宿主。 巴西兔是“粘液瘤病毒”的自然宿主,遭受感染的巴西兔几乎毫无症状。若与欧洲兔子在自然的情况下遭遇“粘液瘤病毒”,病毒会帮忙巴西兔铲除掉他们的生态对手,让巴西兔能独享更丰富的资源。不仅如此,寄宿的病毒也会帮忙宿主抵抗其它病毒的侵袭。1910年,俄国生物学家宣导的“共生关系是推进演化的力量”的“共生体学说”(symbiogenesis)在百年后得到了印证。 ◢我们和病毒共享空间 人类并非地球主宰,除了动植物,我们也和微生物(特别是病毒)共享同一空间,这就是《病毒星球》带出的主题。有个研究生看过海洋细菌释放大量病毒的照片后,决定从各海洋区域收集海水样本,以查证海洋是否居住了很多病毒。计算结果抛下了震撼弹,每升海水中竟含有高达1000亿个病毒颗粒! 1917年发现的“噬菌体”(bacteriophage)是病毒家族中庞大的种群,也是维持地球生态平衡的重要功臣。海洋病毒每天屠戮无数微生物,日放10亿吨的碳元素,继而沉积成为岩石以达到控制气温的效果。作为生态系统的最终得益者,人类即使灭绝,对地球毫无影响;相反地,若病毒灭绝了,地球生态系统会马上崩溃。 ◢潘多拉盒子早已打开 幽秘森林蕴藏了丰富多元的病毒,北极冰川亦然。只是近年过度开垦森林的活动和气候变迁,释放了好些此前人类未曾面对的病毒,埃博拉和爱滋病就是前车之鉴。然而,潘多拉盒子早已打开,是福是祸,都已不在我们掌控之中。即使我们少数人挨过了病毒的淬炼,但那也是哀鸿遍野换来的结果。另外,沉睡于我们基因组里的HERVs,是否会随时苏醒亦是个未知数。想到这里,只能唏嘘短叹。
1年前
2年前
2年前
2年前
文科背景的我,面对科学总如初学者,很多基本的科学概念不是无法搞清楚,就是越搞越迷糊,即便点开维基和百度,也总看得一头雾水、雾里看花。在新冠大流行已夺去全球400万条生命,而我国确诊数据仍居高不下的现在,除了阅读慰藉心灵的书,除了用绘本预习面对突如其来的死亡与告别,我想也应该跟孩子们一起读读“科普教育类别”绘本。 初次遇见《微生物:看不见的魔术师》,毫不犹预就买下,因为我也想看看绘本会如何善用图文合奏,将科学说得有趣。现在估计孩子们对“病毒”、“细菌”、“微生物”会有更想知的欲望,在大流行病的浩劫里,也许我们可以把握机会好好认识肉眼看不到,但跟人类生存关系密切的微生物。(而绘本再次证实了,它在这方面的“功能性”。) 这本绘本的作者尼古拉·戴维斯拥有动物学专业背景,毕业于英国剑桥大学,主要研究鲸鱼和蝙蝠!除了《微生物:看不见的魔术师》,还著有《DNA:基因和遗传的秘密》、《鼻病毒——让你感冒的讨厌鬼》、《谁在吃你?寄生虫的秘密故事》、《你不敢说的:大便故事一箩筐》以及《数不清!大自然的生物多样性》等以儿童为阅读对象的自然科学主题绘本,有机会可以找来亲子共读,非常有趣! [vip_content_start] 《微生物:看不见的魔术师》的封面是一个小男孩和小女孩拿着一面放大镜,放大镜下有一只猫。上下两排共有10张图,小圆圈里都是放大镜下的微生物,有球状、杆状和螺旋状。翻开,环衬是微生物组图,主题鲜明。 一翻开主页,就很惊喜了!是一只跨页的大鲸鱼!“你一定认识很多大型动物,也认识很多小型动物……”读了这句,我们很快就发现了枝叶上有只小蚂蚁!这是多有趣的对比──最大比最小。但是再翻页,我们就知道错了,一个小箭头指着小红蚂蚁的触角: 但是你知道吗?有些生物小得不得了,光是这只蚂蚁的触角上有就几万个。 它们这么小,你得把蚂蚁的触角,放大到像鲸鱼这么大才看见。 果然,放大的触角密密麻麻都是细胞状的组织! 我假意问:“你们说,微生物会不会跟人一样有头有眼睛鼻子嘴巴?”阿哥大笑:“什么头?”阿妹说:“马麻你中学读过的都忘了啊?微生物就一个圆形或条形啊!”我说这绘本真是好,里面就说了:“这些微生物没有眼睛,没有头或脚,他们不是动物也不是植物,但它们是活的!” 有些微生物圆圆的,有些细细的,有些形状像贝壳,有些黏糊糊的,有些有扭来扭去的尾巴,有些看来像小菊花,有些看起来像太空船,有些看起来像项链……它们什么都吃:植物、动物(活的死的都行),连石头和油都吃!它们小到没有嘴巴,所以通过表皮吸收需要的养分。 更神奇的是,被他们吃过的东西,会变成另一种东西,比如说食物会变成堆肥、年奶变酸奶、石头变土壤……然御它吃饱了就继续分裂成更多微生物,一个两个,两个变四个,四个变八个,从一个始的根本看不到,经过11个小时30分钟,就会塞满一个框,20分钟后分裂成两倍大的框…… 所以只要几个细菌进入我们的身体,就足以让我们生病,因为它最后会变成几百万个,让我们得感冒,得流感! 读到这里,谷歌了一下,微生物到底有哪些。结果找到:“微生物是难以用肉眼直接看到的微小生物总称,包括细菌、真菌、放线菌、原生动物、藻类等有细胞结构的微生物,以及病毒、支原体、衣原体等无完整细胞结构的生物。 “ 咦?病毒是微生物吗?我把书递到阿哥面前:“你看,如果说病毒不是微生物,靠寄生生活,既不是生物亦不是非生物,为何这里说‘小儿麻痺病毒是全世界最小的微生物之一?”阿哥想了想说:“科学家都还没有定论,不过这重要吗?病毒是不是微生物,只是看你如何定义生命。” 世界上的微生物很多很多!原来: 一滴海水里可能就有两千万个微生物!(纽约人口的两倍!) 一小匙的土壤里可能就有十亿个微生物!(几近印度总人口!) 而微生物无处不在──海洋里、陆地上、土壤里、空气中;它们可以在其他物种无去生存的地方存活──火山里、岩石内、冰箱里,也会出现在动物、植物表面和体内。 阿妹说“啊!那我们身上现在不是很多微生物?”我说是的,下一页就说了:“此时此刻,你皮肤上的微生物就比全世界人口还要多,而你肚子里的微生物是全世界人口的10倍,甚至是100倍!” 哇!小禹哇很大声:“那怎么办啊?”这就是重点了!微生物等于坏蛋?原来不是啊!虽然一些微生物会让我们生病,但一些长住我们身体内外的微生物,却是让我们保持健康的重要元素啊! 就像我们现在很希望新冠病毒赶快消失,可怕的疫情赶快结束,但流行病学家托尼·戈德堡(Tony Goldberg)就说了:“如果所有的病毒都突然消失了,世界的美好将持续约一天半,然后我们都会死亡。病毒在这个世界上的重要性远超过其做过的坏事。” 要是没有病毒,没有微生物,人类就灭绝了!看着这一页的全世界最大的微生物“草履虫”图案,突然就觉得它好美! 而且原来微生物很了不起!它们能让高山崩塌,形成峭壁。它们可以把海染红,让天空的云朵变多,还可以变出很多很多雪花!它们能让生死的东西重生成土壤,滋长新生命,让空气变得更清新! 在这个世界上,微生物是看不见的魔术师! 最微小,做的却是,最了不起的事! 作者介绍: 尼古拉·戴维斯,拥有剑桥大学动物学学位,主研鲸鱼和蝙蝠,曾为英国BBC电视台的自然历史单元工作过。她创作了一系列儿童读物,如《关于自然的第一本书》、《大蓝鲸》、《海豚宝宝》等,并屡屡获奖。Times Educational Supplement赞誉她为“少数能在科学与文学间取得平衡的作家。她对科学的热爱,成功转化为精准的文字,对儿童深具吸引力。” 艾蜜莉·萨顿,毕业于爱丁堡艺术艺术学院的插画专业,除了为图画书绘制插图外,她也画油画、做雕塑并做平面设计。《微生物 看不见的魔术师》是她与英国沃克出版社合作出版的第一本书。
3年前