细菌——有益抑有害?
《儆醒!》杂志驻法国通讯员报导
不论我们在什么地方,我们都被无数肉眼所不能见的生物包围着。其中有些可以算作真正的朋友,有些则是死敌。它们是谁抑或是什么呢?它们是细菌、酵母、霉和其他生物,通称为“微生物”,因为这些细小生物只能在强力显微镜下才看得见。
细菌随处皆是——在空气中、水中、泥土中和生物的体内。它们差不多能在地球所有物质元素上发生作用或使之改变。事实上,它们有能力产生化学改变,这使大多数智巧的化学家为之又羡又妒,但又无可奈何。
关于这件事,生物化学教授约翰活特在1976年九月份的法国科学月刊《研究》中声称:“如所周知,微生物在合成有机化合物方面比最优秀的工业化学家更为容易和更有效率。”他同时指出,微生物能够“打破建立已久的有机化学法则”而促成化学反应。这的确使化学家们啼笑皆非!
你有好奇心想学习多点关于细菌的知识吗?让我们靠近观察一下细菌,看看它们的生活方式。找出它们的死亡原因,同时揭露它们对人类的功用,以及它们有时所造成的麻烦。
各式各样的食物
基本上,任何活的有机体摄取食物都有双重目的。食物产生生长或细胞更新所需的物质和产生能量,细菌虽然微小,它也需要摄取养分和排泄废物。它们的食物种类多至不可胜数。
有些细菌过着真正的“苦行”生活,满足于最简单的饮食;从空气中摄取二氧化碳和氮的简单元素。有些较难取悦,需要碳水化合物和氨,或较复杂的氮分子例如氨基酸。其他的更难搅;它们需要维他命。
人和动物两者均要从氧化食物如糖和脂肪等吸取能源。呼吸供应氧气,这些“燃料”于是在体内氧化或燃烧。同样,有些称为“好氧性”细菌使用空气中的氧。从氧中获得的能源变成热力放出或以细小分子形式(例如ATP[腺三磷酶])储藏起来。这些化合物反过来成为能源,在细菌的细胞中发生有力的化学反应。你知道有一种好氧性细菌(醋酸杆菌)能使酒变成醋吗?
在其他细菌方面,燃烧媒介或燃料却不是氧而是多种无机化合物。有些使用硝酸盐和硫酸盐作燃料,将之转变成亚硝酸盐、硫化氮或硫化氢,这种气体很易认出,因为它的臭味有点像腐坏的蛋。这种细菌在没有氧的地方生存,故称为“厌氧菌”。在人的肠内有些微生物即属于此类。
有些细菌的活动颇为不同。在它们活动的场合,有机分子担当与氧类似的角色。活动的最终过程称为发酵作用。
实际上,细菌的种类是不大明确的,因为,虽然有若干种类的细菌只用一种方法摄取能源,有些却能迁就环境,一时是好氧性细菌(需要氧),另一时是厌氧细菌(不需氧)。
在上述所有例子中,细菌是从附近空气的化学改变或寄居的媒介吸取能源。但未必常常都是如此。在一方面,有些细菌可以比作植物,因为它们借光合作用从太阳获取能源。它们具备色素可以吸收阳光,将之转变为供应能源的物质。
废物——危险抑或有用?
细菌在成长时所产生的物质时常被认为是代谢废物或代谢副产品。其中有些废物被视为对人有害的毒素。你曾听过一种称为“牙关紧闭症”的病吗?它是破伤风菌所造成的,细菌从伤口进入体内,它们所产生的破伤风毒素蔓延全体,影响到神经系统,结果往往不治。
另一种具备高度抗热性的肉毒杆菌,有时发现于未曾完全消毒的罐装食物或现成菜肴中。细菌在消化管中放出强烈的毒素,终于影响神经系统而造成瘫痪。这种毒素是已知的最毒物质,比砒素强烈二百万倍,仅是用口尝试被这种细菌染污了的食物也可以致命,它的毒素是这么猛烈以致科学家们估计仅是100克(3.5安士)的分量便可以杀灭地上所有人类!
现在你可以看出,为什么在家制罐头食物时要极度小心。同时,对未经充分加热或消毒的罐头切勿犹疑加以抛弃。提防任何膨胀的罐,因为肉毒杆菌是气体组成者(厌氧性),开罐时发出恶臭也要留意!
很庆幸地,并非所有细菌都是这么危险的。在以发酵作用获得能源的细菌中,有许多细菌所放出的废物对人有用。例如,你知道奶油的特殊芳香是细菌所生的副产品丁酮经过氧化作用转变成为芳香的双醋酸基所致吗?
除了许多其他美物之外,上帝为人类预备了“酒能悦人心”。(诗篇104:15)适度饮酒能令人愉快和有益健康。那末,你知道酒中所含的酒精是一种称为酿酒酵母所产生的吗?虽然它不是细菌而是蕈类,但新陈代谢作用是相同的。酒精便是微生物分解葡萄中的糖分所获致的副产品。
同样地,两种乳菌(嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌)产生酸乳,即出自保加利亚的发酵乳类产品,是在欧洲和北美是流行的食物。至于出自高加索的“基非尔”和流行于亚洲中部的“高米斯”,均是乳酸菌所造成的乳发酵和酵母在乳中所生酒精发酵共同制成。
同一作用可以应用在乳酪上。糖分代谢作用的副产品,乳酸,使乳类酸化而成为凝乳。其他微生物,即细菌或霉素,所产生的多种废物造成多样化的乳酪,各自有其独特的味道和芳香。
旺盛的繁殖力
一般地说来,细菌是由分裂而繁殖,即一个细菌分裂为二。细菌达到相当大时即行分裂成两个与母细菌一式一样的新细菌。依次地,两个新细菌又再分裂,由此类推。这种现象在一定的时间距离发生,时间的距离随细菌种类和环境情况而作出很大的差异。例如,在理想环境之下,一种称为假单细胞的水中细菌每10分钟分裂一次,而结核分支杆菌是每27小时分裂一次。
为了说明细菌繁殖得多快和后果如何,我们可以想象一个单一的细菌在适当的温度、湿度和营养充分的环境下,每20分钟分裂一次,像许多细菌在人的肠内所为一般。你有想象过细菌在24小时内不受干扰地继续繁殖下去会有多少数目吗?不会少过47×1020或47之后加上20个零!虽然一个细菌的重量仅为一毫克(=.00003527安士)的十亿分之一的1/2,但这样繁殖所致的重量却达到2,300吨。的确惊人!然而低温却阻碍差不多所有细菌的成长。
难怪现成菜肴、乳类产品和香肠类食物若不贮藏在冰冻地方便很快长出大量细菌以致不宜于食用!由于营养丰富,这些食物是细菌成长的最佳培养媒介。仅是一个细菌便足以染污整体食物。使徒保罗的比喻多么有力和正确,他说:“一点面酵能使全团都发起来”!——加拉太书5:9。
在食物缺乏、温度不当、细菌成长中的废物或副产品没有移去时,细菌的分裂会缓慢下来而终于停止,最弱的细菌先死,其他的等候情况好转。有些具有生存装备的细菌则组成“芽胞”,这些芽胞对于热力、干燥、阳光和消毒剂极富抵抗力。它们能生存许多年,其中有些(例如肉毒芽胞)能在水中煮沸8小时而不死。一待生活条件好转,芽胞遂开始发芽,发展成等于未形成芽胞前的细胞,而且开始繁殖。
易受攻击的弱点
考虑细菌的生存和繁殖之后,让我们考究一下细菌死亡的原因。
微生物对多种物理或化学媒介很敏感。据说这些媒介在使细菌停止生长时具有“制菌作用”,在杀灭细菌时具有“杀菌作用”。
阳光及其紫外线无疑是最古老和最有效的杀菌媒介之一。紫外线使细菌发生突变,那便是说,遗传因子结构发生变化,在大多数例子上是致死的。
通常,细菌在浓度很高的物质溶液,例如糖或盐的溶液中不能发育。在这种情况下,微生物体内所含的水通过细胞壁放出来以释稀外面的渗透溶液。结果细菌陷于脱水状态以致停止生长或死去。鱼、肉在盐腌时的情形便是如此。同样,在果子冻或果酱里放下大量的糖也有保存作用。
热力是细菌的死敌。摄氏50至60°(华氏122至140°)的高温经过半小时便足以杀灭大多数细菌,但那些能组成芽胞的细菌却需要更强力的措施。这需要20分钟的蒸汽消毒才能消灭芽胞。因此外科医生的手术袍和病人身上所铺的布均以这种方法消毒。
细菌也对许多化学物质十分敏感。这种知识可以活用于多方面,例如食品保存之上。最古老和最著名的化学保存剂无疑是酒和醋。较近期的化学工业已创制多种产品,作用于细菌或蕈类之上,以阻止其生长。其中有些化学媒介似乎是无害的,但是很不幸地,长期使用后的继发影响,有许多还未为人所知。
消毒剂也是对细菌不利的化学产品。它们对皮肤、衣服或房间的消毒很有效。家庭主妇当使用厨房消毒剂、漂白水、碘酒、石碳酸和过氧化氢消毒剂时,她们已在有意无意间对细菌发动战争。
最后,论到细菌敌人时无法不提抗生素,它若使用得当,在治疗某些传染病方面是极之有效的。
益多于害
简略地研究一下细菌的生与死显示,虽然微生物有时可能是我们的死敌,但大体上却是我们的宝贵盟友。问题仅是要加以控制而已。不错,细菌代表一个差不多是眼不能见,但又自成一家的重要世界。他们对不可或缺的自然循环大有贡献。的确,细菌的生与死对地上动、植物的保持平衡极之重要。因此,这些微乎其微的生物证明了不论大小万物的创造主的智慧。