人類與微生物的博弈和共生！

來源于：劉夕慶
發(fā)布時間：2020-03-17 17:04:13
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文/圖：劉夕慶


今年這個春節(jié)，國人再次領(lǐng)略了那看不見、摸不著的微生物病毒（“新型冠狀病毒” COVID-19）左右我們生活的畫面。有人說，微生物才是我們這個星球生命的“主宰”，而人類的生存與進(jìn)化只不過是利用其智慧與微生物（包括細(xì)菌、病毒、真菌等難以用人的肉眼觀察的一切微小生物）博弈和共生的歷史。?


??列文虎克的發(fā)現(xiàn)?
在還未發(fā)現(xiàn)微生物個體尤其是細(xì)菌、細(xì)胞之前，人類憑借經(jīng)驗在實踐中開展利用有益微生物和防治有害微生物的活動。例如，人們發(fā)現(xiàn)吃剩的米粥數(shù)日后變成了香醇可口的飲料，于是發(fā)明了酒。類似的還有乳品發(fā)酵、制醬造醋、發(fā)面腌菜、細(xì)菌冶金等。?17世紀(jì)中葉，荷蘭人列文虎克用自制且能放大266倍的原始顯微鏡首次觀察到了細(xì)菌。他在雨水、污水、血液、體液、酒醋等液體以及牙垢中，發(fā)現(xiàn)了許多肉眼看不見的微小生物（他稱作“微動體”）， 并把這些“微動體” 描述為球形、桿狀和螺旋狀等形態(tài)。

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預(yù)防醫(yī)學(xué)的萌芽?
而到了1796年，英國醫(yī)生詹納就首先發(fā)展和推廣用接種牛痘的方法預(yù)防天花病。天花是一種由其病毒傳染的可怕病魔，曾在世界各地流行。盡管詹納并不了解牛痘作為疫苗的機(jī)制， 且他的技術(shù)僅能用于天花病的預(yù)防， 但確實為預(yù)防醫(yī)學(xué)開辟了一種有章可循的途徑。?

到了19世紀(jì)后期，微生物學(xué)的一整套理論和技術(shù)均趨完善，這其中貢獻(xiàn)最大的人物當(dāng)屬法國科學(xué)家巴斯德。他研究了微生物的類型、 習(xí)性、營養(yǎng)、繁殖、作用等，把當(dāng)時的研究方向從主要關(guān)注其形態(tài)轉(zhuǎn)到了關(guān)注微生物的生理，奠定了工業(yè)微生物學(xué)與醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的基礎(chǔ)， 并開創(chuàng)了微生物生理學(xué)。?

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巴斯德以倡導(dǎo)疾病細(xì)菌學(xué)說、發(fā)明預(yù)防接種方法聞名。他發(fā)現(xiàn)并證實了發(fā)酵是由微生物引起的，從而徹底否定了“自然發(fā)生”學(xué)說，他著名的曲頸瓶試驗無可辯駁地證明了空氣內(nèi)確實含有微生物，是它們引起有機(jī)質(zhì)的腐敗。另外，他還首次研制成狂犬疫苗等并為之應(yīng)用。而著名的“巴斯德消毒法”則是：做60～65℃短時間加熱處理，即可殺死有害微生物（直到當(dāng)下，中國醫(yī)生還推薦人們用這種方法殺死引起肺炎的新型冠狀病毒）。


而談到微生物的細(xì)菌學(xué)，就不得不提這門學(xué)科的奠基人——德國細(xì)菌學(xué)家柯赫。他建立了研究微生物的基本操作并證實了疾病的病原菌學(xué)說。在微生物基本操作方面，他領(lǐng)導(dǎo)的實驗室建立了多種微生物的純培養(yǎng)及染色方法，設(shè)計了細(xì)菌培養(yǎng)用的肉汁胨培養(yǎng)液和營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基， 建立了細(xì)菌涂片染色的基本方法。在證實疾病的病原菌方面，他首先證實了炭疽桿菌就是炭疽病的病原菌?；趯Y(jié)核菌的一系列研究，柯赫榮獲了1905年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。?



發(fā)現(xiàn)與治療：世紀(jì)之交的主題?
19世紀(jì)末之前，人們還不清楚正是微生物這些“小東西里的一些‘壞東西’”（各種病毒）是導(dǎo)致人類歷史上很多“大災(zāi)難”（瘟疫） 的罪魁禍?zhǔn)住?9世紀(jì)與20世紀(jì)之交，微生物學(xué)迅速發(fā)展并分化。比如在病毒學(xué)方面，1892年，俄國人伊凡諾夫斯基發(fā)現(xiàn)了煙草花葉病毒（這是人 類歷史上第一個被發(fā)現(xiàn)的病毒）；1897年，德國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)?？谔阋卟《?；1901年，美國人分離出了黃熱病病毒。隨之而起的是化學(xué)與抗生素治療技術(shù)的發(fā)展。1909年，德國科學(xué)家歐立希合成了治療梅毒的化學(xué)藥物—申凡鈉明和新申凡鈉明；1928年，英國生物化學(xué)家弗萊明首先發(fā)現(xiàn)了青霉素（盤尼西林），開創(chuàng)了用抗生素治療疾病的新紀(jì)元。

后來，英國病理學(xué)家弗勞雷、德國生物化學(xué)家錢恩對其進(jìn)一步研究改進(jìn)，并成功的用于醫(yī)治人類疾病， 因此三人共同獲得了1945年諾貝爾 生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。青霉素的發(fā)現(xiàn)， 使人類找到了一種具有強大殺菌作用的藥物，結(jié)束了傳染病幾乎無法治療的時代。自此之后，人類掀起 了尋找抗菌素新藥的高潮，進(jìn)入了合成新藥的新時代。?

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在抗擊病毒的偉大歷程中，中國傳統(tǒng)而偉大的中醫(yī)也做出了巨大貢獻(xiàn)。1972年，屠呦呦和同事在青蒿中提取到了一種分子式為C15H22O5 的無色結(jié)晶體，她們將其命名為“青蒿素”。青蒿素的發(fā)現(xiàn)挽救了全球， 特別是發(fā)展中國家數(shù)百萬人的生命。



從發(fā)現(xiàn)DNA到完成 “生命天書”
1944年，美國科學(xué)家艾弗里和 他的同事在肺炎雙球菌的轉(zhuǎn)化實驗中發(fā)現(xiàn)了生命的遺傳物質(zhì)是DNA， 1953年，沃森和克里克提出DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)以及半保留復(fù)制假說，標(biāo)志著分子生物學(xué)的形成，而這門學(xué)科的創(chuàng)立也反過來加深了微生物 學(xué)的本質(zhì)研究。

病毒的組成往往很簡單，最基本的構(gòu)成便是遺傳物質(zhì)（DNA、 RNA）和蛋白質(zhì)，有時也會存在糖類與脂質(zhì)成分的修飾；而冠狀病毒的核酸為正鏈單鏈RNA，其特點是可以以自身為模板，指導(dǎo)合成病毒相關(guān)蛋白質(zhì)——它們的結(jié)構(gòu)雖然很簡單，但可以迅速復(fù)制并破壞人體這一地球上最高等的生命體秩序。

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20世紀(jì)70年代，由于基因工程的發(fā)展，工程菌的構(gòu)建促進(jìn)了微生物學(xué)的進(jìn)步；反過來，微生物學(xué)則更加推動了生命科學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了許多重大理論問題的突破，對生命科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。到2003年，“生命的天書”— 人類基因組計劃得以全部完成。



2003年，中國爆發(fā)了由SARS冠狀病毒引起的“非典”疫情，17年后的這個春節(jié)，中國再次受到新型冠狀病毒的攻擊。疫情的爆發(fā)告誡我們不能僅僅只滿足于那些顯而易見的日常生活需要，而且還要居安思危， 特別關(guān)注那些不可見但可能會影響我們正常身體和生活秩序的“無形之物”—在某種意義上講，那些“看不見、 摸不著”的事物可能更基礎(chǔ)或更重要。?