在比较中学习——疫情防控公开课

一、细菌（一）列文虎克――从看门人到皇家学会会员要了解细菌的发现过程，我们首先要介绍17世纪的一位荷兰人――列文虎克。安东尼?范?列文虎克，1632年生于荷兰，幼年时，他的家庭不是很富裕，没有受过正规教育，1648年到阿姆斯特丹一家布匹店当学徒。后来，列文虎克开了一家布匹店，但生意一直也不太理想，不得已的情况下，他找了一份新工作：在市政厅从事事务工作。在那个时代，人们已经学会了磨制玻璃镜片，用于矫正近视，或者用来制作显微镜和望远镜。尤其是显微镜，它是许多科学家梦寐以求的工具，通过显微镜，人们可以看到许许多多肉眼看不到的新奇东西。列文虎克也想要一台显微镜，但是他微薄的工资不足以负担昂贵的显微镜。不过市政厅的工作并不忙碌，有较充裕的时间。于是，他开始自己动手磨制镜片，制作显微镜。他一生中磨制了500多个镜片，制作了400多个显微镜。列文虎克制作的显微镜结构并不复杂，主要就是一个金属支架加上一个玻璃镜片。把观察的样品扎在镜头前面的针上，眼睛在镜头后面观察，通过调整旋钮调节样品的远近，就可以看清物体了。列文虎克的显微镜虽然结构简单，但是放大本领却不一般，放大率可达300倍，这是当时世界上*先进的显微镜。自从有了显微镜，列文虎克的生活就一点也不无聊了，他用显微镜去观察所有他能找到的东西。比如，列文虎克找到了一个从不刷牙的老人，取了他的一块牙垢观察，结果发现牙垢里有许许多多动来动去的东西，列文虎克给它起名为“小动物”，这实际上就是牙垢中的微生物――细菌。列文虎克的发现震惊了当时的社会名流，许多人纷纷向列文虎克求购显微镜，这其中甚至包括英国女王和俄国沙皇。不过，列文虎克对自己的显微镜制作过程守口如瓶，也不愿意轻易与他人分享自己的发现。幸好，列文虎克有一个好朋友格拉夫，他是英国皇家学会会员，他苦口婆心地劝说列文虎克将自己的发现写信寄给英国皇家学会。他告诉虎克，这是科学发展的需要，大家一起去验证你的结果，科学才能发展，而不是为了偷你的显微镜技术。终于，虎克被格拉夫说动了，他将自己的发现寄给英国皇家学会。在一封信中，他写道：“……在一粒沙子中，有一百万个‘小动物’，而在一滴水中，有270万个‘小动物’……” 这一简单的论述，是人类历史上**次对微生物的描述。但是英国皇家学会接到这些信件，也无法判断其是真是假，因为虎克拒绝公开他的显微镜制作方法。英国皇家学会委托一批科学家对虎克的结果进行验证，其中包括以心灵手巧著称的科学家――罗伯特?胡克。胡克等人经过几个月的研究，认定虎克的发现是真实准确的。于是，决定授予虎克――这个没受过什么正规教育、连英语都不会说的荷兰看门人――英国皇家学会会员称号。现在科学家们已经知道了：地球上的空气、水、土壤以及各种生物体内都布满了细菌，即便在喜马拉雅山上和马里亚纳海沟底部也能找到细菌的踪影，细菌无处不在。地球上细菌的总数大约有51 030个，比地球上所有其他生物的细胞总和还要多。在1kg的土壤中，大约有4 000万个细菌；在1ml的水中，也会有100万个细菌。（二）巴斯德的鹅颈瓶实验自然界的细菌有的对人类有益，有的却会引起严重的疾病，甚至致人死亡。那么，数量庞大的细菌是从哪里来的呢？*初，人们认为细菌是无中生有的。比如把肉汤放置一段时间，肉汤就会变浑浊，里面布满了细菌，所以细菌是从肉汤中产生的。不过这种说法在1864年被法国著名科学家巴斯德的实验推翻了。巴斯德把一些肉汤装进瓶子里，并把玻璃瓶的瓶口弄得非常弯曲，像鹅的脖子一样，起名鹅颈瓶。然后让装有肉汤的鹅颈瓶在火上加热，杀灭肉汤中的细菌。随后，巴斯德把肉汤静置在房间中，放了整整一年的时间。一年后，当巴斯德再次观察瓶子时，瓶子中的肉汤依然清澈透明，这就表示肉汤并没有产生细菌。巴斯德解释说：这是因为弯曲的瓶口阻碍了空气的流动。空气中的细菌飘到瓶口之后，无法上升进入肉汤之中。既然空气中的细菌进不去，就没办法在肉汤中繁殖，所以肉汤依然是清澈透明的。作为对比，巴斯德将瓶口的鹅颈去掉，重新做了这个实验，仅仅过了一天，汤就变得浑浊了。这说明空气中的细菌落入了肉汤，并在肉汤里大量繁殖。巴斯德鹅颈瓶实验一下子让他名扬天下，人类终于承认了细菌并不是无中生有的：必须有菌源，才会有大量的细菌繁殖。而菌源存在于我们生活环境的各个角落里。这个瓶子至今仍然摆放在法国的巴斯德博物馆里。当然，作为微生物学之父，巴斯德的贡献可不仅限于此。他发明了狂犬病疫苗和炭疽疫苗，还发明了巴氏杀菌法――一种能够杀死大部分病菌却不会破坏营养成分的方法，现在广泛用于为牛奶、啤酒等饮品灭菌。（三）细菌的作用细菌对自然界的意义非同小可，比如有一种细菌叫腐生细菌，它们从已经死亡的动植物尸体中获取有机物的细菌。这一类细菌能够把动植物尸体中的有机物分解为无机盐，同时获得自身生命活动所需要的能量。动植物每天都在死去，它们的尸体都是由腐生细菌处理，再让无机物重新进入生物循环。我们一般把植物叫作生产者――利用无机物制造有机物，把动物叫作消费者――摄取有机物，把细菌叫作分解者――把有机物分解成无机物。假如没有细菌，我们的世界将遍地都是动植物的尸体。还有一些细菌叫共生细菌，它们与动植物相互依存，动植物为细菌提供养分，细菌也同时帮动植物的忙。例如，根瘤菌通常与豆科植物共生，它可以固定大气中的氮，为植物提供所需要的养料。再比如，人体内有许许多多的共生细菌，这些细菌彼此制衡，共同为人类的生活服务，大部分细菌对人体是有益的。例如，大肠杆菌生活在肠道内，可以为人类制造维生素。如果人体缺乏某种细菌，或者某种细菌太多了，就会造成菌群紊乱，人就会生病。我们曾经认为人体是一台精密的机器，由呼吸、消化、泌尿、生殖、神经、免疫等系统组成，体内有各种各样的酶调节身体的平衡。然而，*近科学家们才发现，人体更像一个生态系统，是无数细菌的家园。（四）细菌的繁殖既然细菌这么有用，我们为什么还要防菌杀菌呢？这是因为细菌的繁殖速度太快了，而且总有一些细菌对人体是有害的。科学家们发现，细菌的繁殖方法叫分裂生殖，即1个变2个，2个变4个，4个变8个……在营养充足、温度合适的情况下，细菌的分裂周期大约为20～30分钟。每天有24小时，一只细菌理论上可以分裂48次以上，变为248=3×1014个，大量的细菌集合在一起，就构成了肉眼可见的菌落。所以，如果我们早上洗手，洗掉了99%的细菌，到了晚上细菌又会布满我们的手；如果我们早上刷牙，刷掉了99%的细菌，到了晚上牙齿上又会布满细菌。正是因为细菌的繁殖速度非常快，所以我们才需要经常洗手、经常刷牙。有些细菌具有独特的生存本领：当环境不合适时，它的细胞壁会变厚，细胞整体变小，变成芽孢。芽孢是一种休眠状态的细菌，具有很强的环境适应能力，可以抵御极寒、高温、辐射等环境，等到环境合适时，芽孢又可以变回细菌，进行繁殖活动。 有一个很著名的例子：月球探测器勘测者3号在1967年被发射到月球上，1969年被阿波罗12号带回地球。研究人员发现，在探测车的摄像机上，依然可以培养出细菌。这说明有一些细菌在月球那种昼夜温差极大、真空、强辐射的环境下，顽强生存了两年半。这让许多人相信，地球上的生命也许是由从其他星球带来的细菌产生的，同时也提醒人类在登陆其他星球时要采取更严格的无菌计划，以避免污染其他星球的生物。