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fpbeachtsien A. 简历:
姓名:细菌,Bacteria(源自希腊语"小东西")。
曾用名:animalcules(列文虎克的"小动物粒")。
年龄:25-29亿岁。"你把两条手臂伸展到极限,想象那个宽度是整个地球史。"原始细菌出现在你心脏的位置。"全部复杂生命都在一只手里,你只要拿起一把指甲锉,一下子就可以锉掉人类历史。"
身高:几微米,约为人体大多细胞的1/10。
体重:太瘦了,不便透露。
初次登台:1676年(摄像:列文虎克;设备:单式显微镜)。
体态:单细胞;无细胞核,遗传物质DNA似乱麻般堆积在细胞中央;细胞内其它部件亦相对简单和散漫;皮厚,比较禁得起折腾。

B. 主要事迹:
民族众多,已知9000种,未知10^7-10^9种。
口味不一,喜氧、喜硫、喜热、喜冷、喜酸、喜碱、喜放射性废物……
分布极其广泛,上至空中60公里,俯瞰飞机,下至水下数公里,仰视海底。
数量惊人,全球细菌总量达5×10^30个(宇宙中恒星总数只在10^22量级)。在强大的免疫系统保护下,人体携带多于自身细胞10倍数量的细菌,如果外星人来了,也许会把人体当成细菌的移动旅馆。

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C. 与人共存之结核杆菌:
1882年,德国医生科赫找出结核病的致病元凶结核杆菌,人们恍然大悟,众多婴儿夭折竟要归因于受污染的牛奶,从那时起结核杆菌又被称为"科赫杆菌"。科赫借此顺便证明了病菌致病学说(germ theory),并获得诺贝尔奖;它的意思是许多传染病的生物学基础都是微生物,虽然在今天几乎已为常识,但在那时却引起了无数的鄙夷和争吵。
这种细菌每16-20小时数量翻倍,虽然远远快于绝大多数物种,但在细菌家族算是"慢性繁殖"。直到今天,结核病感染着全球1/3人口,平均每秒新增1人,其中十分之一发病,每年致死200万人。因此在"世界三大传染疾病"榜上有名。

ccdq-h D. 与人共存之幽门螺杆菌:
拉丁名Helicobacter pylori,其中的pylori取古希腊语"幽门的螺旋"之意,幽门就是胃和十二指肠的连接处。世上50%人的胃里有这种细菌,它们代谢产生氨,分泌蛋白酶和酯酶,破坏人胃壁细胞,其中少部分人会发展为消化道溃疡。
1899年,某医生观察了洗胃的水,在满眼棍棒状细菌当中,这些螺旋形个体分外抢眼,他第一个在《胃病手册》中用波兰语记载道:胃溃疡要怪罪这些小螺旋。只可惜用错了语言,书无人关注。1981年,远在澳洲的沃伦医生接过研究的接力棒,正如消化道其它细菌,这些小螺旋无论如何无法在实验室平皿上生长;直到一个5天的复活节假期……耶稣复活了,幽门螺杆菌也在漫长的生长后"复活"了,足见生物实验中偷懒是必须的。沃伦当时还选了一个合作者马歇尔–后边的事实说明这一选择乃是英明之举。为了证明幽门螺杆菌的致病作用,英勇的马歇尔喝下了足足一烧杯幽门螺杆菌。他的预言应验了,胃镜显示他的胃里毫无疑问地共同存在着溃疡和幽门螺杆菌。人们终于相信消化道溃疡不是心理压力或吃辣刺激的直接后果。2005年,二人也因此获得诺贝尔奖。

ecoli-plate E. 与人共存之大肠杆菌:
自婴儿出生40小时起便在肠道安营扎寨,之后伴随人的一生,在人体内旧的去了新的再来。可以帮主人合成维生素K。人们还用它喂食实验室小鼠,以防止其他有害菌的生长。肠胃中还有另一种两端长须的细菌,可以抓住肠道的表面。
今日大多生物实验室一天也离不开大肠杆菌,此乃最重要的一种模式生物。在最适的37度,它们每20分钟就能数量翻倍,然而即使温度升高至50度也能继续生长,所以发烧时,人死,然后大肠杆菌死。除了用它作为细菌代表研究细胞各个部件如何工作,人们还骗取大肠杆菌的信任,让它们为人生产有用的蛋白,比如彩色的荧光蛋白(题图)。当然,这些苦力的最终下场是被人杀死,取所需。
在实验室和人体之外,大肠杆菌可以被用来清理原油污染和酿醋,还可以作为艺术创作的灵感来源(右图)。

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F. 细菌一般个头很小。但也有一种巨人,在一种热带鱼肠胃中成千上万,足有半毫米长,个头堪比这颗句号,看"。"
细菌个头小是有目的的:它们维持非常大的表面积与体积之比,比如0.3:1,因此有相对广阔的面积来吸收营养。但这个巨人"巨而不傻",它的表面皱皱吧吧,同样获得了相对很大的表面积。

细菌小的极端是0.3微米,被称为"微小小东西"(microbacteria),更小的就只有被叫做"超级微小小东西"(ultramicrobacteria)。

G. 人们早知细菌生命力顽强,但是1956年又开了眼界。一天,食品加工业的人们非常高兴地尝试用高强度伽玛射线给肉罐头杀菌。然而肉罐头仍然难逃变质的厄运,小圆球形状的Deinococcus radiodurans就这样被抓出来了,它名字的意思是"抗辐射的非凡小果子"。后来,人们发现它们不仅抗辐射,还抗低温、抗脱水、抗真空、抗酸……因此被作为耐受无数极端环境的典范写入"吉尼斯世界纪录",号称"最坚强的细菌"。

magnetotactic H. 血细胞里的铁带给它们鲜艳的红色,然而有些细菌含铁,却把整个儿细菌变成了一个小磁铁,使它们"找得着北"。1963年,人们通过显微镜惊奇地看到,这些小细菌在载玻片上朝向一方列队排好;人们没有看到的是,与此同时,它们更多的个体在全球的海洋底部列队排好。因为这些趋磁细菌不喜欢氧气,希望能达到更深的水底。不论在北半球还是南半球,磁力线的方向都是倾斜地指向海底,"小磁铁"的身体向磁力线方向看齐,再把浆长在斜指向天的方向,就能全速奔向合适的水深处,找到含氧量最佳的地点。

bdellovibrio I. 夏日的阳光照在水面,一个"弯钩状的杀手"以每秒相当于自己身长100倍的速度四处游窜。猎物在恰当的时刻,非常不巧地挡在了杀手的必经之路上;杀手在猎物上挖了个洞进去,然后转身把洞封上了。猎物变成一具傀儡,当它们由内而外被消耗殆尽,杀手也修炼完毕,由一变十,从猎物的躯壳里出来了。平静的海面掠过一丝微风,不惊起半点波澜。

"弯钩状的杀手"就是画里的小逗号,猎物是另一颗细菌。

J. 此外,有的细菌长得像个棒槌,有的像螺丝钉。

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K. 还有方形,酷似西瓜;

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L. 长条形,却有六角形截面,状如狼牙棒。这种细菌生活在寂静深海,在那里抢夺养料是王道。狼牙仍然是一种增大表面积的方法。

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《实验室系列之一》请见这里

28 Responses to “称霸地球-实验室系列之二”

  1. 我来自己沙发。
    题图来自今年诺贝尔奖得主Roger Tsien(钱永健),是一个长满彩色细菌的平皿。
    铅笔画是我……

  2. 冰桃 说:

    To kill 那个插画太帅了
    乘长风破万里浪~

  3. yunwuxin 说:

    这些图太牛鸟,实在佩服得不行。

  4. chen 说:

    真喜欢这篇文章!

  5. sjlant 说:

    看这篇,突然想到了日本有部动画片叫做《萌菌物语》。用很活泼很可爱很萌的方式,向大家介绍关于细菌方面的各种知识,而且还能够和生活结合的非常紧密。并且很有想象力,让人感觉很神奇。
    我觉得这种科普方式就非常好,值得我们中国学习啊。

  6. 瘦驼 说:

    桔子太q了太q了太q了!
    结核那个很有点儿飞出个未来的意思,哈。
    还有那个不怕辐射的小家伙,其实叫小柯南,桔子可以提一提这个。

    • 啊对啦~ 名叫“细菌小柯南”(Conan the Bacterium),这个名字是来自于那个著名的电影“野蛮人柯南”(Conan the Barbarian)。

  7. c2blog 说:

    “曾经沧海难为水,除却巫山不是云”

    画绝了,写绝了,这种风格被你霸绝了。

    如此霸道,搞得外星人都不敢登陆地球啦~~

  8. 经过木遥提醒,我来明确一下:
    细菌一般保持比较大的表面积与体积之比,其比例“比如0.3:1”,这个比较是把细菌的细胞和真核细胞都近似看成球形所做的比较(但其实细菌很大部分不是球形)。
    一般细菌倒是也没有这么小比值的。

  9. 小姬 说:

    太可爱鸟!!!!你真牛!!!
    桔子我爱你!
    我最喜欢那个“excuse me”

  10. topaz 说:

    桔子是不是搞细菌的啊?

    对硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria)了解的多吗?要是了解的多的话跟我详细介绍一下

  11. anakin 说:

    不错不错,但怎么读着像才写了一半?

  12. szanc 说:

    什么时候吃到方形西瓜?

  13. yami 说:

    桔子可以拿到科学艺术大赛的奖了!

  14. 音之 说:

    好可爱亚~~~我就想写出这样的科普文来~~好厉害好厉害

  15. 张撞鹿 说:

    我刚才一狠心,把每个指甲上的人类史都锉掉了

  16. Marvin P 说:

    哈哈,很喜欢这些图!

  17. cricy 说:

    桔子的铅笔画太神了。哈哈~

  18. [...] 称霸地球-实验室系列之二 [...]

  19. fpga2033 说:

    老天,原创插画,有风格!真棒

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