人类与微生物的博弈和共生！

来源于：刘夕庆
发布时间：2020-03-17 17:04:13
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文/图：刘夕庆


今年这个春节，国人再次领略了那看不见、摸不着的微生物病毒（“新型冠状病毒” COVID-19）左右我们生活的画面。有人说，微生物才是我们这个星球生命的“主宰”，而人类的生存与进化只不过是利用其智慧与微生物（包括细菌、病毒、真菌等难以用人的肉眼观察的一切微小生物）博弈和共生的历史。 


  列文虎克的发现 
在还未发现微生物个体尤其是细菌、细胞之前，人类凭借经验在实践中开展利用有益微生物和防治有害微生物的活动。例如，人们发现吃剩的米粥数日后变成了香醇可口的饮料，于是发明了酒。类似的还有乳品发酵、制酱造醋、发面腌菜、细菌冶金等。 17世纪中叶，荷兰人列文虎克用自制且能放大266倍的原始显微镜首次观察到了细菌。他在雨水、污水、血液、体液、酒醋等液体以及牙垢中，发现了许多肉眼看不见的微小生物（他称作“微动体”）， 并把这些“微动体” 描述为球形、杆状和螺旋状等形态。

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预防医学的萌芽 
而到了1796年，英国医生詹纳就首先发展和推广用接种牛痘的方法预防天花病。天花是一种由其病毒传染的可怕病魔，曾在世界各地流行。尽管詹纳并不了解牛痘作为疫苗的机制， 且他的技术仅能用于天花病的预防， 但确实为预防医学开辟了一种有章可循的途径。 

到了19世纪后期，微生物学的一整套理论和技术均趋完善，这其中贡献最大的人物当属法国科学家巴斯德。他研究了微生物的类型、 习性、营养、繁殖、作用等，把当时的研究方向从主要关注其形态转到了关注微生物的生理，奠定了工业微生物学与医学微生物学的基础， 并开创了微生物生理学。 

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巴斯德以倡导疾病细菌学说、发明预防接种方法闻名。他发现并证实了发酵是由微生物引起的，从而彻底否定了“自然发生”学说，他著名的曲颈瓶试验无可辩驳地证明了空气内确实含有微生物，是它们引起有机质的腐败。另外，他还首次研制成狂犬疫苗等并为之应用。而著名的“巴斯德消毒法”则是：做60～65℃短时间加热处理，即可杀死有害微生物（直到当下，中国医生还推荐人们用这种方法杀死引起肺炎的新型冠状病毒）。


而谈到微生物的细菌学，就不得不提这门学科的奠基人——德国细菌学家柯赫。他建立了研究微生物的基本操作并证实了疾病的病原菌学说。在微生物基本操作方面，他领导的实验室建立了多种微生物的纯培养及染色方法，设计了细菌培养用的肉汁胨培养液和营养琼脂培养基， 建立了细菌涂片染色的基本方法。在证实疾病的病原菌方面，他首先证实了炭疽杆菌就是炭疽病的病原菌。基于对结核菌的一系列研究，柯赫荣获了1905年度诺贝尔生理学或医学奖。 



发现与治疗：世纪之交的主题 
19世纪末之前，人们还不清楚正是微生物这些“小东西里的一些‘坏东西’”（各种病毒）是导致人类历史上很多“大灾难”（瘟疫） 的罪魁祸首。19世纪与20世纪之交，微生物学迅速发展并分化。比如在病毒学方面，1892年，俄国人伊凡诺夫斯基发现了烟草花叶病毒（这是人 类历史上第一个被发现的病毒）；1897年，德国科学家发现牛口蹄疫病毒；1901年，美国人分离出了黄热病病毒。随之而起的是化学与抗生素治疗技术的发展。1909年，德国科学家欧立希合成了治疗梅毒的化学药物—申凡钠明和新申凡钠明；1928年，英国生物化学家弗莱明首先发现了青霉素（盘尼西林），开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。

后来，英国病理学家弗劳雷、德国生物化学家钱恩对其进一步研究改进，并成功的用于医治人类疾病， 因此三人共同获得了1945年诺贝尔 生理学或医学奖。青霉素的发现， 使人类找到了一种具有强大杀菌作用的药物，结束了传染病几乎无法治疗的时代。自此之后，人类掀起 了寻找抗菌素新药的高潮，进入了合成新药的新时代。 

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在抗击病毒的伟大历程中，中国传统而伟大的中医也做出了巨大贡献。1972年，屠呦呦和同事在青蒿中提取到了一种分子式为C15H22O5 的无色结晶体，她们将其命名为“青蒿素”。青蒿素的发现挽救了全球， 特别是发展中国家数百万人的生命。



从发现DNA到完成 “生命天书”
1944年，美国科学家艾弗里和 他的同事在肺炎双球菌的转化实验中发现了生命的遗传物质是DNA， 1953年，沃森和克里克提出DNA 双螺旋结构以及半保留复制假说，标志着分子生物学的形成，而这门学科的创立也反过来加深了微生物 学的本质研究。

病毒的组成往往很简单，最基本的构成便是遗传物质（DNA、 RNA）和蛋白质，有时也会存在糖类与脂质成分的修饰；而冠状病毒的核酸为正链单链RNA，其特点是可以以自身为模板，指导合成病毒相关蛋白质——它们的结构虽然很简单，但可以迅速复制并破坏人体这一地球上最高等的生命体秩序。

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20世纪70年代，由于基因工程的发展，工程菌的构建促进了微生物学的进步；反过来，微生物学则更加推动了生命科学的发展，促进了许多重大理论问题的突破，对生命科学研究和技术发展做出了贡献。到2003年，“生命的天书”— 人类基因组计划得以全部完成。



2003年，中国爆发了由SARS冠状病毒引起的“非典”疫情，17年后的这个春节，中国再次受到新型冠状病毒的攻击。疫情的爆发告诫我们不能仅仅只满足于那些显而易见的日常生活需要，而且还要居安思危， 特别关注那些不可见但可能会影响我们正常身体和生活秩序的“无形之物”—在某种意义上讲，那些“看不见、 摸不着”的事物可能更基础或更重要。