你所不知道的細菌

江南

看到咱們今天要說的話題——細菌，你會不會有點兒奇怪，細菌，我們在科學課上學過呀。它結構簡單，形狀微小，有三種基本形狀，還有什么是我們不知道的呢？還真有！而且很多關于細菌的研究顯示，它們一點兒也不簡單……

細菌有骨架

在課本上，細菌的結構雖然被概括為“簡單”——可事實卻證明，在很多細菌中，都有著蛋白質骨骼和隔室結構。

組成我們身體的那些復雜細胞可以組成各種各樣不同的形狀，雖然它們僅被一個軟膜包裹著。這其中的奧秘就在于它們有內部骨架，確切地說是細胞骨架——一個由蛋白質組成的纖維結構。細胞骨架不僅幫助維持細胞的形狀，而且還具有運輸細胞內分子的“軌道”作用，能在細胞進行分裂活動時，確保所有的分子準確地各就各位。除此之外，細胞骨架也能夠幫助固定鞭毛這樣游離的結構。在一些磁性細菌中，細胞骨架的蛋白質還能讓磁粒子排成一排，使整個細胞看上去就像一枚活生生的指南針。

除了我們在課上學到的復雜細胞（比如真核細胞）有內部結構外，實際上，有相當多的簡單細菌也有自己獨特的內部結構。例如，有四分之一的有基因組序列的細菌有制造“微型隔室”的基因。這些微型隔室就像一個個微小的化工廠，能夠通過聚集反應物來加速反應的進行，還能幫助保護其他的細胞免受其在活動過程中產生的毒副產品的危害。

如果你并不了解細菌的其他情況，但你至少要知道：它們非常小，小到用肉眼根本看不到。而它們之所以長得這么小，也是有緣由的。一般來講，動植物的復雜細胞內都有精密的內部運輸系統幫助它們向周圍運輸分子，而相比之下，只有單個細胞的細菌則主要依靠擴散運動來移動細胞內的物質。由于擴散在微米距離內才是比較有效的，所以細菌長不大。

然而，確實有極少數的細菌長得非常大，甚至不用顯微鏡我們也能用肉眼看到它。第一個細菌“大塊頭”是在1985年被發現的，被稱作“費氏刺骨魚菌”，它生活在紅海刺尾魚的腸子里，長0.7毫米。

后來，納米比亞珍珠硫細菌的出現刷新了由費氏刺骨魚菌保持的

世界最大細菌的紀錄。納米比亞珍珠硫細菌是在納米比亞大陸架的沉積物中被發現的，是迄今為止發現的最大的細菌。它內部含有微小的硫磺顆粒，會發出閃亮的白色，當它們排列成一行的時候，就好像一串閃亮的珍珠項鏈，因此有“納米比亞的硫珍珠”之稱。它的體積比費氏刺骨魚菌還要大100倍。如果把它們和普通細菌來作比較，就好像把藍鯨和新生的小老鼠放在一起，相差可不是一點兒半點兒！

除了費氏刺骨魚菌和納米比亞珍珠硫細菌，還有一種硫細菌，大約

有0.5毫米寬，能用肉眼看得到，它是2002年在墨西哥被發現的。由此可以推測，很可能還有更多的細菌叢林中的“大家伙”等待我們去探索、發現。

細菌會“聚眾狩獵”

如果你在顯微鏡下看到細菌慢慢地越聚越多，可不要以為它們要“打群架”，其實它們是在通過釋放化學信號來互相溝通。這些信號能幫助細菌感知周圍有多少它們的同類。一旦等到數目足夠，它們會開始聚集——這是一種所謂的“群體感應”。

能發光的海洋細菌有時候會利用這種群體效應來確保它們能在數量足夠多的情況下發出足夠亮的光，比如說發光桿菌屬的費氏弧菌。粘細菌也會像狼群一樣集體狩獵，游到一起，聚集在一塊，在它們的獵物上方徘徊，并釋放酶類分解這些食物。聚集在一塊的時候，它們往往會捕捉到更大的獵物——這和狼群聚集在一起狩獵的目的是一致的。

不僅如此，甚至連不同種類的細菌之間也會有非常密切的合作。最近一項實驗中，科學家們將兩種類型的細菌同時放在含有乙醇和富馬酸的容器中培養。其中一種細菌能夠分解乙醇，但在這樣的培養環境中，它卻沒辦法將此過程中產生的多余電子運走；而另一方面，另一種細菌雖然可以將過多電荷轉移到富馬酸上，但卻不能分解乙醇。那么從理論上來講，這兩種細菌都會死掉，但是事實卻出人意料；它們長得十分茁壯。研究人員發現，它們之間形成了微小的納米網絡，可以將它們連接到一個電子傳導網上，從而使它們發揮出各自的長處。由此可見，細菌比我們想象的要復雜很多，它們具有很強的社會性。

用細菌點燈照明

在你小的時候，或許聽過這樣一個故事：古時候，有一個勤奮好學的小孩子，因為家里很窮，沒有錢買燈油來供他晚上讀書，他就把螢火蟲捉來，借著微弱的光亮讀書。隨著環境污染日益增多，螢火蟲的光亮已經漸漸遠離了我們的生活。最近，荷蘭科學家培育出一種能發出熒光的細菌，把數百萬個細菌裝在玻璃容器中，就成了一個獨特“細菌燈”。

研制細菌燈的荷蘭科學家吉爾夫·赫爾登從小就喜歡螢火蟲，但是在夏天的夜晚，都市中已經很難發現螢火蟲了。而培育螢火蟲，也是一件比較困難的事情。某些科學文獻中提到，一些細菌可以發出像螢火蟲那樣的綠色熒光，于是，他決定利用這樣的細菌研制一種像螢火蟲那樣發光的燈具。

要在實驗室里培育這種熒光細菌，首先要找到它們最愛吃的“食物”，吉爾夫發現這些細菌在甲烷氣體中發光效率最高。熒光細菌在吸入甲烷之后，可把化學能轉化為光能。這種能量轉化的效率要比各種電燈都高呢！這是為什么呢？原來電燈在發光的同時，還會產生熱量，這部分能量的轉化就浪費掉了。而細菌發出熒光的時候則一點兒熱量都不會產生，全部能量消耗都轉化成了光能。

除了能效高之外，“細菌燈”還有益于人體健康呢！細菌發出的綠色熒光非常柔和，不會像紅光、藍光、紫外光那樣刺激到人體的神經系統和生物鐘。它們不但可以在黑暗中為我們照亮，甚至還可以利用柔和光線所營造的氛圍，幫助我們很快進入夢鄉。

在培育發光細菌的同時，還有科學家試圖把螢火蟲的熒光基因移植到植物體內，相信不久的將來，我們就會見到能夠在夜晚發出熒光的植物啦！

鞭毛

鞭毛是存在于某些細菌菌體上，細長并呈波狀彎曲的絲狀物。它的長度常超過菌體若干倍。數量少則1～2根，多則可達數百根。據研究證明，鞭毛是細菌的運動器官。

群體感應

細菌能自發地產生或者釋放某些特定的信號分子，并能夠感知這種信號分子的濃度變化，進而調節細菌的群體行為。這種調節控制的系統就稱為群體感應。比如，當我們被某種病毒感染的時候，它們就是利用群體感應，共同釋放毒素，導致我們生病的！

甲烷氣體

甲烷氣體就是我們常說的沼氣。它是有機物在厭氧條件下，經過微生物的分解作用而產生的一種混合氣體。也就

是說，我們平常的剩飯、剩菜、果皮、爛菜葉等有機物垃圾，都是螢光細菌喜愛的“食物”，可以幫助細菌燈發光呢！