大自然因為生命的多樣性而顯得多姿多彩,形態各異的奇花異草、飛禽走獸使這個世界充滿了生命的活力,即使在那人類肉眼所無法企及的微小生命——細菌世界中也生活著各種形態不一、千奇百怪的成員,它們同樣使這個微觀世界洋溢著生命的絢麗色彩。
今天人類已認識了數千種細菌,但這可能僅是自然界中細菌實際數量的極小部分,在如此眾多的細菌中有3種形態的成員數量最多,即桿菌、球菌和螺旋菌,它們是細菌世界中最其貌不揚的公民。
能屈能伸是桿菌
桿菌顧名思義就是桿狀的細菌,也可以說它們是圓柱體,但這些圓柱體的長度和截面的比值因細菌種類不同差異很大,有的細長而近乎絲狀,有的短粗而近乎球狀,即使對于同一種細菌而言其長度有時也很不一致,但同一種細菌的截面大小卻相差無幾。桿菌并非都是身體僵硬的直桿菌,很多桿菌的身體還可以屈繞。大多數桿菌都是單個存在的,不過有一些桿菌由于細胞分裂后產生的兩個子細胞并不分開而頭尾相連形成所謂的雙桿菌,如果細胞多次分裂后子細胞都不分開而連成一串則形成鏈桿菌。最名聞遐邇的桿菌是大腸桿菌,這也是迄今人類認識最深入的一種生命,它主要生活在人類和溫血動物腸道里,在一般情況下,它們是棲息在腸道的正常細菌,對于維持腸道的正常功能很有裨益,但在一些特定條件下,它們可以成為致病菌而引起急性腹瀉和一些炎癥,前幾年使日本民眾聞之色變的大腸桿菌0157就是一種嚴重的腸道傳染病原菌。
兩個極端屬球菌
球菌的身體呈球狀,不同球菌大小差異也很大,湊巧的是,細菌大小的兩個極端都是球菌,上個世紀末在非洲納米比亞西南海岸的海底中發現了一種身體碩大的細菌,這種被叫做納米比亞硫磺珍珠(THiomargarita namibiensls)的胖乎乎球菌個頭之大,連人的肉眼都清晰可見,堪稱是世界上最大的細菌。不時被科學家提及的納米細菌很多也是小球菌,這種納米尺度的微型細菌可以說是最小的細胞生物,但是也有很多的科學家并不相信有這樣的生命存在。當然,除這些極端例子外,大部分球菌大小雖有差異,但都還同其他細菌一樣處于微米級這一尺度范圍。同桿菌一樣,很多球菌也不是單獨存在的,而是兩個、4個、8個或一長串整齊有規律地排在一起,它們分別叫做雙球菌、四聯球菌、八疊球菌或鏈球菌,這也是由于它們的細胞按一定規律分裂后子細胞沒有分開的緣故,還有一些球菌細胞分裂后一大片子細胞都密密麻麻擠在一起,顯微鏡下看上去有點像成串的葡萄,所以它們被稱為葡萄球菌,這類細菌中最有名的恐怕是金黃色葡萄球菌,它可以引起人類的皮膚軟組織和內臟器官的感染等許多病癥。
害人多為螺旋菌
螺旋菌身體呈螺旋狀,不同螺旋菌的螺距(兩個相鄰環之間的距離)和螺旋的圈數不同,一類叫螺旋體的重要細菌實際上就是螺旋菌,螺旋體中不乏許多與人類密切相關的成員,比如蒼白密螺旋體就是導致梅毒這種人類性傳播疾病的元兇。螺旋菌中還有一類叫弧菌的特殊成員,它們的螺旋圈數因不足一圈而使身體呈弧形,引起霍亂的罪魁禍首就是一種弧菌,這種叫做霍亂弧菌的細菌在歷史上曾給人類帶來巨大的災難,今天在世界上許多地方它又有卷土重來的趨勢,另一種叫做蛭弧菌的細菌也是一種可怕的弧菌,它的拉丁學名叫Bdellovlbrio,意思就是“吸血鬼”,它是人類迄今發現的少數幾種能寄生在其他細菌體內的細菌之一,當它接觸到它的寄主時,它的身體便高速旋轉,像鉆頭一樣鉆人寄主體內,在寄主體內它利用其營養物質大量繁殖自己的后代,最后小蛭弧菌們撕開寄主身體游動出來又去侵染別的細菌。
異類細菌更獨特
細菌中還有其他許多形態非常獨特的異類,絲狀菌就是這類細菌的一個代表,很多放線菌就生有長長的菌絲,許多菌絲交織在一起便構成了它們的完整身軀——菌絲體,放線菌是一類很有名的細菌,那芬芳的泥土氣息也往往是由于它們分泌了一種叫“土腥味素”的物質,今天人類生活中賴以依存的抗生素很多也是由它們分泌的,如鏈霉素、卡那霉素、氯霉素和紅霉素等。很多的藍細菌也能形成絲狀體,這是一種能進行光合作用的細菌,由于它們長得很像藻類,以前長期被叫做藍藻,其實那是一個天大的誤會,它們和屬于真核生物的藻類毫無親緣關系,藍細菌通常生活于水體,池塘中的水往往泛著綠色也與它們的存在不無關系。
一種叫球衣菌的細菌在顯微鏡下乍一看似乎也是一種絲狀菌,其實它們是一種桿菌,只不過這些小桿菌們一個緊挨一個地擠在長長的絲狀鞘套內,鞘套可以保護它們免受天敵的侵害,不過到了一定時候它們也可以從套子里游出去見識天地之廣闊。柄桿菌是一類生長有附屬物的細菌的代表,它們那桿狀身軀的頂端可以長出一個長長的柄,柄的尖端是固著器,可以將菌體固定在基質上,許多柄桿菌可以聚集在一起形成美麗的玫瑰花瓣圖案。在德國的一個咸水湖里生活著一種叫多刺疣微菌(Verrucomicrobiumsplnosum)的細菌,這種細菌整個身體都長有像“刺”一樣的圓錐狀凸出物,偶爾一兩個特別長的“刺”從身體頂端凸出。一種叫閃爍桿菌的細菌桿狀身體的頂端則生有一個球狀體,就像一根棍棒頂著一個大球。此外,科學家還發現過方形和星形的細菌,自然界中還有些細菌沒有固定的形態,支原體就是一種形態多變的細菌,球狀、梨狀、螺旋狀的長絲以及一些說不上名字的形態應有盡有,這主要是由于支原體沒有一般細菌都具有的細胞壁,這是一種披被在細菌細胞最外表的能固定菌體形態的結構成分。
多謀善變求生存
許多細菌還具有周期性的生活史,在其一生中的不同發育階段形態可謂截然不同,一種典型的具有生活史的細菌就是粘球菌,它們在正常條件下是桿菌,當生活環境中的營養變得匱乏時,少數粘球菌釋放一種叫環腺苷酸的物質去召喚其他粘球菌向它們靠攏,于是粘球菌們逐漸聚在一起分工合作形成一個形狀怪異、顏色艷麗的子實體(一種繁殖結構),子實體可以產生許多叫黏孢子的休眠體以度過營養匱乏的難關,當環境變得再度適宜時,秈孢子又可以變成桿菌。
那些沒有生活史的細菌形成也并非是一成不變的。它明顯受細菌生活的環境條件的影響,比如溫度、營養。許多生長在培養基上的細菌一般在幼齡階段和生長條件適宜時,它們的細胞膨大,有的變成梨形,有的產生分枝,有時菌體伸長而成絲狀,這些異常狀態的細胞一旦轉接至有著豐富營養的培養基上又會恢復正常的形態。節桿菌是土壤中一種常見的細菌,它的形態顯著受營養條件影響而呈現有趣的“桿—球”循環現象,當營養豐富時,它們是標準的桿菌,隨著營養物的耗竭,桿狀細胞越變越短最后成為標準的球菌,這大概是饑餓讓它們難受得縮成一團了吧,不過當營養條件變得再度適宜它們生活時,它們的形態又可恢復為桿狀。
雖然細菌的形態千奇百怪,但它們都是經過漫長的自然演化發展而來的,它們高度適應它們所生存的環境,至于細菌形態和環境是如何相互適宜的,那將是又一門高深的學問,那里面蘊涵著大自然更深刻的美。