生命科學（四）

繡夫

我們上次講到，地球上所有的生命體可以劃分為五界：無核原生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界。從本期起，我們將陸續介紹這五個生物界及其典型的成員。

病毒

讓我們從生物界中最微小的成員—病毒說起吧。

說到病毒，我們大家都不陌生，因為我們常常會受到這些小家伙的侵擾。你看，這個小姑娘（見圖1）得了感冒，又流鼻涕，又打噴嚏，這就是感冒病毒在作怪。當你打噴嚏時，含有數以百萬計病毒的飛沫被噴到空氣中。如果有人在近處吸入這些飛沫，他就可能會得感冒。

病毒由一個核酸分子（脫氧核糖核酸，即DNA;或核糖核酸，即RNA）被蛋白質包裹而成，或僅由蛋白質構成。病毒個體微小，結構簡單。病毒沒有如動物或植物那樣的細胞結構，因此，它自身不能復制。但當病毒一旦進入動物或植物細胞，它就會“接管”原來細胞的化學過程，取代細胞進行工作，這個細胞就會源源不斷地復制出病毒來。所以，科學家認為病毒并不完全是“活著”的，因為如果沒有活細胞的幫助，它們無法“生”出后代來，只能說它們是一種體積非常微小、結構極其簡單的生命形式。

有些病毒被稱為噬菌體，它們為了繁殖而攻擊細菌。在圖2中，高倍電子顯微鏡顯示細菌被T4噬菌體的病毒攻擊的情況：噬菌體把自己的DNA（脫氧核糖核酸）注入細菌—有4個空噬菌體正附著于細菌外殼上。

現在，我們再把病毒的圖像放大許多倍，看看它們怎樣復制自己。從圖3中可以看到，T4噬菌體病毒看起來像一個微型的飛船，中間的紅色部分是它的核心—雙螺旋DNA，綠色部分是它的蛋白質外殼，外面藍色部分是它的封套。圖4則顯示了病毒進入細菌體內完成復制的全過程。從圖4上部我們看到一個病毒（藍色），它由頭部、內部的DNA、注射管和尾部構成。一開始，病毒附著到細菌的細胞壁上，然后病毒尾部抓住細菌細胞壁，并將自身的DNA注入細菌細胞內。于是，細菌開始復制病毒的DNA，病毒的新頭部和新尾部開始形成。病毒越來越多，被復制出來的病毒終于在細菌細胞內爆發，細菌細胞被破壞了，許多新的病毒誕生了。

除了普通的感冒，病毒引起的其他疾病包括水痘、流行性腮腺炎、麻疹和艾滋病等。艾滋病即獲得性免疫缺陷綜合征，目前，已知這種病是由人類免疫缺陷病毒引起的。該病毒使人體的自然防御體系失去效用，人體于是極容易遭到其他病毒或細菌的攻擊。

水痘、帶狀皰疹和唇皰疹是由一種皰疹病毒引起的。皰疹病毒有時可以生活在人體許多年而沒有造成任何傷害。

病毒已經夠小了，但有一種很像病毒的類病毒，比一般病毒更小。類病毒是由一個長度較短的RNA（核糖核酸）構成的化學微粒，它們沒有像病毒一樣的蛋白質外殼。朊病毒則更小，它們不同于病毒或類病毒，被認為僅由蛋白質構成。類病毒感染會引起多種動物疾病，而朊病毒是一類能引起哺乳動物和人的中樞神經系統病變的傳染性的病變因子。從圖5中，我們可以比較T4噬菌體病毒、類病毒和朊病毒的大小。

細菌

說了病毒，我們再來談談與我們的生活關系同樣密切的細菌。

如果你曾經在溫暖的5、6月間把牛奶敞開放在外面，那么，你肯定會看到，它很快就會變酸。這種變化是由于一種被稱為細菌的微小無核原生物快速增長引起的。細菌是最普遍存活于地球上的生命體。在空中，在地上，在所有的植物和動物，包括人類的身上，都可以發現細菌。有些細菌甚至存活于溫泉中和冰水中。

細菌對于人類來說各不相同：某些細菌有害于人類，有些細菌卻是非常有益的。有害的細菌能夠引起危險的疾病，如破傷風和敗血癥（血液中毒）等。有益的細菌，比如，能夠分解廢物的細菌以及生活在植物的根部，從空氣中固定氮元素以供給植物的細菌。

在抗生素被發明出來以前，細菌引發的疾病有時會在廣大地區迅速流行和蔓延。公元14世紀和17世紀，鼠疫，俗稱黑死病，在歐洲造成數百萬人死亡。鼠疫是由生活在大鼠身上的細菌引起的，經由跳蚤傳染給人類。圖6描繪的是歐洲流行黑死病時的慘狀。

一個典型的細菌，其大小約為動物細胞的千分之一，必須依賴電子顯微鏡才能看清它。細菌有厚厚的細胞壁，但無細胞核。圖7顯示了細菌的各種形態。細菌存活，或者利用來自化學品或陽光的能量，或者吸收食物中的物質。細菌既可以從無生命的物質，如植物和動物的尸體，也可以從活細胞中汲取養料。

細菌的繁殖主要以一分為二的方式進行（見圖8）。如果在溫暖、潮濕且食物充足的情況下，細菌每20分鐘繁殖一代。這意味著，在一個小時內，細菌可以繁殖三代。那樣的話，在24個小時中，一個細菌可能繁殖的后代數目是一個天文數字：5x1021！

細菌在處理我們身體排出的廢物時發揮了重要作用—防止這些廢物造成污染。在污水處理廠里，廢水慢慢地流過固體灰粒或細礫鋪成的處理床層（見圖9）。生活在床層表面的細菌就把廢物分解成簡單的物質。這些簡單物質可以被釋放到小溪和河流中，不會傷害野生動物。

我們的身體表面和內壁生活著很多種細菌。你的口中就有細菌在消化剩余食物殘渣。圖10就是電子顯微鏡下顯示你牙齒表面的細菌。如果你不經常刷牙，這些細菌會堆積起來，形成白色的斑塊。由細菌產生的酸會攻擊牙齒堅硬的外殼。如果酸可以到達下面的柔軟層，蛀牙就會日益嚴重。