2．微生物大家族的重要成员之一——细菌
微生物是如此庞大的大家族，可能地球上所有人加在一起也没有一种细菌的数量惊人。妈妈肚子里的胎儿体内几乎是没有细菌的，但他（她）一旦离开妈妈的肚子，呱呱坠地，各种各样形形色色的微生物就开始寻找适宜的环境在宝宝身上“安居乐业”了。除了暴露在空气中的皮肤，与外界相通的像口腔、上呼吸道、肠道、泌尿系统、生殖系统等部位，都寄居着各种数量惊人的微生物。
以口腔中的细菌为例，一个人的口腔中到底有多少细菌呢？科学家们发现，一个清洁的口腔，每颗牙齿表面有1000～100000个细菌；而一个不怎么注意清洁的口腔，每颗牙齿表面的细菌数量可以高达10亿个。
有趣的是，同样是寄居在口腔中的细菌却有着不同的种族和群体。它们在口腔中有各自的生存空间。有的喜欢群居在两颊内，有的喜欢群居在舌腹，有的喜欢群居在舌背，而厌氧菌更喜欢群居在牙齿缝隙之间。这些不计其数的小家伙构成了丰富多彩的细菌王国。
细菌是微生物大家族中最重要的成员，可以根据特殊的染色方法，按照细菌“外衣”细胞壁的厚薄把它们分为革兰氏阳性菌（紫色）和革兰氏阴性菌（红色）两大类。科学家们把细菌放在显微镜下观察，按照形状的差异又大体把细菌分为球菌、杆菌和螺旋菌。细菌大家族也是有“族谱”的哦！科学家们根据亲缘远近对它们进行划分，从远到近依次分为界、门、纲、目、科、属、种。当然，属于同一“种”的细菌亲缘关系较近。
细菌大家族中的成员们除了拥有细胞膜、细胞壁、细胞质和核区这些常见的细胞结构外，还拥有一些特殊的法宝。这些结构是它们运动、生长和生存所必须的。下面就把细菌的看家本领向大家一一道来。
菌毛
在很多革兰氏阴性杆菌和少数革兰氏阳性球菌的细胞表面存在一些细短而直硬的丝状物，称为菌毛。菌毛直径为3～7nm，长度为0.5～6μm，而有些菌毛可长达20μm。
菌毛类型很多，科学家们根据功能把它们分成两大类——普通菌毛和性菌毛。普通菌毛能够帮助细菌牢牢地黏附在其他细胞（包括人的呼吸道、消化道和泌尿道的上皮细胞）或物体的表面。有的能使细菌吸附在红细胞上，从而引起红细胞凝集；而性菌毛在细菌的遗传物质传递过程中起着极其重要的作用。比如一株细菌想把它的耐药基因和毒力基因馈赠给其他细菌的时候，性菌毛就会在两个细菌间搭起一个“运输管道”，然后把有用的东西运送过去（图1.5）。
图1.5 细菌通过性菌毛运输物质
Figure 1.5 Transfer of genetic materials by sex pilus
鞭毛
某些细菌菌体上的细长而弯曲的丝状物，称为鞭毛（图1.6）。鞭毛的长度比菌毛长，是细菌的运动器官。具有鞭毛的细菌大多是弧菌、杆菌和个别球菌。根据鞭毛的着生部位的不同，可将鞭毛分为周生鞭毛、侧生鞭毛和端生鞭毛。鞭毛有三种运动方式：在液体中泳动，在固体表面上滑行，以及在液体中旋转梭动。具有鞭毛的细菌可是“运动健将”哦！
图1.6 细菌的鞭毛
Figure 1.6 Flagella of bacteria
芽胞
一部分细菌非常聪明，当它感觉到环境中没有足够的营养物质维持其生长繁殖的时候，就可以形成芽胞（图1.7）。芽胞像一个巨大的仓库，使自己进入类似动物的休眠状态。芽胞对高温、紫外线、干燥、电离辐射和很多有毒的化学物质的抵抗力很强。
图1.7 细菌的芽胞
Figure 1.7 Spores of bacteria
例如，肉毒梭菌的芽胞在沸水中要经过5～9.5小时才被杀死。芽胞的休眠能力更为突出，在常规条件下，一般可以保持几年至几十年不死。据文献记载，有的芽胞甚至可以休眠数百至数千年。最极端的例子是在美国的一块有2500万～4000万年历史的琥珀里，至今从其中蜜蜂肠道内还可以分离到有生命的芽胞。一旦环境中的营养物质满足生长需求，细菌马上由休眠状态复活，这就太可怕了。
荚膜
荚膜里某些细菌表面的一层松散的黏液型特殊结构（图1.8）。荚膜的成分主要是葡萄糖与葡萄糖醛酸，也有含多肽与脂质的。荚膜最重要的功能是抗吞噬和黏附作用，使细菌黏附于细胞表面并且躲避“追杀”。革兰氏阴性杆菌和革兰氏阳性球菌均可产生荚膜，如革兰氏阳性球菌的肺炎链球菌和革兰氏阴性杆菌的肺炎克雷伯菌等。
图1.8 细菌的白色荚膜
Figure 1.8 White capsule of bacteria
那么，在环境中、人类和动物体内都有哪些代表性的细菌呢？让我们一起来了解一下吧。
2.1 革兰氏阳性球菌中的“天使”与“恶魔”
葡萄球菌名字的来源非常有趣，就是因为它们在普通显微镜和电镜下像小时候喜欢吃的成串的葡萄(图1.9)。大多数葡萄球菌不会引起我们和动物生病。例如，表皮葡萄球菌是皮肤表面的正常细菌，是皮肤的天然屏障。
图1.9 葡萄球菌在显微镜下的形态
Figure 1.9 The morphology of staphylococcus under microscope
但当表皮葡萄球菌转移到除皮肤以外的其他地方时，它们可能会使我们生病。例如，它们钻进血液就可引起败血症，钻进心脏就可引起细菌性心内膜炎。金黄色葡萄球菌是葡萄球菌中毒力最强的细菌，会引起人类皮肤化脓性感染、肺炎、败血症、食物中毒、休克等多种可怕的疾病。
链球菌是一群排列成链状的球菌（图1.10）。大多数的链球菌也是正常菌群，广泛分布在自然界、人畜的鼻咽部及粪便中。例如，草绿色链球菌常寄居在口腔、呼吸道、消化道等。链球菌中的“恶魔”当属化脓性链球菌和肺炎链球菌，其中化脓性链球菌常引起皮肤、扁桃体等发生化脓性感染和猩红热，而肺炎链球菌常引起脑膜炎、支气管炎和肺炎等疾病，有时候会威胁到我们的生命。
图1.10 链球菌在显微镜下的形态
Figure 1.10 The morphology of streptococcus under microscope
肠球菌为圆形或椭圆形、呈单个或成对或短链状排列的革兰氏阳性球菌（图1.11），无芽胞，无鞭毛。绝大部分肠球菌的生长需要氧气，在没有氧气的环境中会死亡。肠球菌是人类和动物肠道的正常菌群，能够帮助肠道吸收营养物质。但是在一定条件下，肠球菌也会造成感染，其中最主要的是粪肠球菌和屎肠球菌，它们可以引起膀胱炎、肾炎和败血症。
图1.11 肠球菌在显微镜下的形态
Figure 1.11 The morphology of enterococcus under microscope
2.2 认识革兰氏阴性杆菌
革兰氏阴性杆菌为杆状形态的细菌（图1.12），主要存在于人类和动物的肠道中。由于肠道营养物质丰富，温度适宜，许许多多的细菌喜欢在那里定居。它们像天然的温室，孵育了各种细菌。
图1.12 革兰氏阴性杆菌在显微镜下的形态
Figure 1.12 The morphology of Gram-negative bacilli under microscope
大肠埃希菌是其中最常见也是最有代表性的成员之一。它是肠道中的正常成员，在维护肠道生态平衡中起着重要的作用。但是当食物和饮用水被污染的时候，大肠埃希菌数量增多，肠道菌群平衡被破坏，某些“破坏分子”就会趁虚而入引起人类胃肠炎，所以“大肠埃希菌计数”被作为饮水、食品等污染的指标。
还有少数细菌一直以来就会致病，如志贺菌（俗称痢疾杆菌）和沙门菌。它们会引起细菌性痢疾和胃肠炎，严重时甚至会危及生命。
除大肠埃希菌外，肺炎克雷伯菌、奇异变形杆菌、铜绿假单胞菌和鲍曼不动杆菌也是革兰氏阴性杆菌的重要成员。
2.3 讨厌氧气的细菌
有些细菌生长时“厌恶”氧气，科学家们称它们为厌氧性细菌。人体肠道中的厌氧菌，如双歧杆菌，乳酸杆菌等能合成多种人体生长发育必须的维生素，还能利用蛋白质残渣合成必需的氨基酸，并参与糖类和蛋白质的代谢，同时还能促进人体对铁、镁、锌等矿物元素的吸收。这些营养物质对人类的健康有重要作用，一旦缺少会引起多种疾病。
但有些厌氧菌却对人类有害，如引起破伤风的破伤风梭菌就是其中一种厌氧性细菌。它们呈鼓槌状，生命力顽强，在干燥的土壤和尘埃中可存活数年。破伤风梭菌个头虽小，却可以夺人生命。当人体受到外伤时，破伤风梭菌最喜欢隐藏在伤口最深处，悄悄地发芽繁殖，释放毒素，使得人体痉挛、抽搐，最后因窒息和呼吸衰竭而死亡。再如艰难梭菌，是引起腹泻的主要病原菌之一。
2.4 人畜共患病原菌
有些细菌偏好寄生在动物身上，由动物传染给我们，引起动物和人类共患病。最可怕的当数鼠疫耶尔森菌，俗称鼠疫杆菌。鼠疫耶尔森菌寄生在野鼠、家鼠身上，会引起流行性鼠疫。当大批病鼠死亡后，鼠类身上携带病原菌的鼠蚤转向人类，通过叮咬使人类感染鼠疫耶尔森菌。这些坏蛋可以引起肺鼠疫，病人常常因为咳嗽、胸痛、呼吸困难而死亡。死亡病人的皮肤常常呈黑色，所以又被称为“黑死病”。
此外，它们还可以引起败血症。人类历史上曾发生过三次世界性大流行的鼠疫，每次都引起社会动荡，惨不忍睹。控制老鼠的数量，可以防止鼠疫的发生。新中国成立之后的“除四害”运动成效显著，鼠疫得到了有效控制。
形形色色的细菌充盈着我们人体和我们所生活的环境，它们对人类、动物、植物的生命活动甚至地球上的物质循环都起着重要的作用。随着我们对细菌王国认识的深入，越来越多的奥秘被揭开，越来越多的细菌为我们所改造而造福人类。