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Bacteria

单细胞微生物,细菌也对人类活动有很大的影响。一方面,细菌是许多疾病的病原体,包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、砂眼等疾病都是由细菌所引发。然而,人类也时常利用细菌,例如乳酪及酸奶和酒酿的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等,都与细菌有关。

细菌的结构
细菌的结构分为基本结构和特殊结构。基本结构是各种细菌都具有的结构,包括细菌的细胞壁、细胞膜、细胞质、核质。某些细菌特有的结构称为特殊结构,包括细菌的荚膜、鞭毛、菌毛、牙胞[3] 。

与病毒的区别

细菌和病毒同属于微生物,只有在显微镜下才能看到。但两者是截然不同的东西。

病毒是一类个体微小,无完整细胞结构,由蛋白质和核酸组成,必须在活细胞内寄生并复制的非细胞型微生物。

细菌和病毒均属于微生物。在一定的环境条件下,细菌和病毒都可以在人体中增殖,并可能导致疾病发生。细菌较大,用普通光学显微镜就可看到,它们的生长条件也不高。病毒则比较小,一般要用放大倍数超过万倍的电子显微镜才能看到。病毒没有自己的生长代谢系统,它的生存靠寄生在宿主(如人)和细胞中依赖他人的代谢系统。也是因为如此,目前抗病毒的特殊药物不多。有一点值得指出的是,在人们身体的许多部位都有细菌的增殖。医学上称之为正常茵群,它们与我们和平相处,互惠互利。而在任何情况下从机体中发现病毒都非正常状况。因为只有侵入我们的活组织细胞中这些病毒才能存活。

病毒与细菌不同之处是,病毒没有细胞结构,可以说是最低等的生物,但是它的能耐可不小,人类的疾病从小的感冒到大的癌症都和它有关系。细菌是由单细胞或多细胞组成的简单生物,和植物一样,有细胞壁,而人的细胞是没有细胞壁的,这就是很多抗生素杀菌的原理。比如破坏它的细胞壁或者阻止合成细胞壁,细菌就死掉了,而人没有这个结构,所以对人无影响。

病毒:构造很简单,外面是一层蛋白质,称为病毒外壳。蛋白质外壳内部包裹着病毒的遗传物质,可以是DNA,也可以是RNA。病毒自己不能完成新陈代谢,也不能完成繁殖,需要寄生在其它细胞内完成。病毒和细菌的绝大部分是对人类没有害的,有害的只是很小的一部分。

病毒和细菌可以通过结膜到达血液中,说明它能够抵抗溶菌酶的消化降解。细菌和病毒共有的生物元素是C、H、O、N、P。细菌一般可在特定培养基上培养,而病毒一般不能。

益生菌(Probiotic)是一类对宿主有益的活性微生物,是定植于人体肠道、生殖系统内,能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡、发挥有益作用的活性有益微生物的总称。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有:酪酸梭菌、乳杆菌、双歧杆菌、放线菌、酵母菌等。 目前世界上研究的功能最强大的产品主要是以上各类微生物组成的复合活性益生菌,其广泛应用于生物工程、工农业、食品安全以及生命健康领域。

认知:重新理解疾病和细菌

一提起细菌,大多数人就想到细菌会让人生病。但是你有没有注意到一个现象,如今越来越多的小孩子有过敏的症状,而且很多小孩子还会得哮喘病。为什么卫生条件越来越好,小孩子却更容易过敏了呢?科学研究里有一个理论,叫“卫生的假设”,这个假设给出的理由是,过去几十年里,卫生条件有了很大的改善,小朋友接触细菌的机会少了,反而更容易受到各种微生物的影响。为什么会这样呢?我们可以从《我包罗万象》(I Contain Multitudes)这本书里找到答案。这是得到“每天听本书”新介绍的一本英文书,目前没有中文版,作者是华裔科普作家勇埃德。他供职于《大西洋月刊》,同时也为《科学美国人》等刊物写文章,被称为是当代最优秀的科学记者。

首先,我们要知道,致病的细菌,或者说病原体,其实是极少数,绝大多数生活在人体内的细菌,都能与人和平相处。也就是说,人和细菌其实是一种共生的关系。细菌从人的食物中获得养分,同时细菌的存在和细菌产出的化学物质,对人体的成长也有很大的帮助。

书里举了母乳喂养的例子。如今人们很推崇母乳喂养,一说起原因,大多数人都觉得是因为母乳有更多的养分,母乳喂养的孩子免疫力发育好,母乳喂养的孩子聪明。这些解释都对。但是如果认为,婴儿直接吸收母乳的养分,从而变得更健康,更聪明,就错了。因为这样的解释忽略了细菌的作用。

书里说,很多研究者都很困惑,因为母乳只不过是脂肪和糖分的混合,为什么哺乳动物要花那么多精力去分泌乳汁呢?后来研究发现,母乳中有200多种叫做HMO的多糖,这是一些相对复杂的糖分。母乳和牛奶对比,HMO种类要丰富得多,是牛奶的4倍,数量更要多出几百倍。研究者觉得一定是这些HMO为胎儿提供了重要养分。但结果却是,婴儿根本没办法吸收HMO。母乳中的HMO其实是为了去喂养婴儿肠胃中的细菌。这种细菌食用HMO之后,会产出的一种化学物质,这种化学物质有助于婴儿的小肠壁细胞膜的发育,能帮助婴儿的小肠更好地成长。结果就是,母乳喂养的婴儿消化能力更强,拉肚子和患其他疾病的机会少了很多。也就是说,母乳喂养的是婴儿体内的细菌,而细菌又能生产出化学物质,促进婴儿的成长发育。这就是一组良好的共生关系。

出于这种共生关系,人体内的菌群平衡变得非常重要。下面我们就从生态平衡的角度来解释一下某些疾病的原因。

我们都知道,自然界的生态失衡会导致环境的破坏。同样的道理,人体内的菌群失衡也会导致疾病。书里说,很多疾病都是单个的细菌或者病毒造成的,这种单个入侵虽然不一定好治疗,但我们至少知道从哪下手解决问题。但是大多数疾病都是体内整个菌群发生了变化,问题就变得复杂了。像这种人体整个菌群变成诱发疾病的状态,学术上叫做“生态失调”或者“菌群失调”。比如肠胃炎就是一系列内部外部因素共同作用的结果,有基因的原因,有感染病毒的因素,有人体内部免疫系统失调的因素,也有外部环境污染的原因,最终所有的因素加在一起,导致整个肠胃的菌群变成生病状态,引发炎症。

人体内菌群多样化的减少,不仅可能引发菌群失调的风险,也让导致疾病的细菌容易侵入人体。生物学里有一个名词,叫做“殖民抵抗”,讲的就是如果一个生命体拥有多元化茁壮成长的菌群,就不太会给导致疾病的细菌留下多少空间,所以,菌群存在的本身就构成了对导致疾病的细菌的抵抗。但是,如果菌群种类减少,就可能留下大量空间,让危险的微生物不仅可能入侵成功,还可以拥有更多的食物,不断成长壮大,填补共生菌群在生态圈中的位置。

比如说,自然分娩和母乳喂养之所以有好处,就是因为自然分娩,孩子经过母亲的产道,就能带上母亲体内的细菌。同样,母乳喂养,除了前面提到的吸收大肠菌群喜欢的HMO之外,孩子也在接触母亲体内的细菌。孩子最早接触什么样的细菌,是否可能接触更多样化的细菌,对他身体内部菌群的发育是非常有用的。

以上就是《我包罗万象》这本书里介绍的两个观点,人和细菌是共生的关系,以及疾病就是人体内的菌群失调,人与细菌的共生关系发生了破坏。希望可以帮你更好地理解细菌与疾病。有关这本书的更多内容,欢迎你去得到“每天听本书”栏目收听。

本期内容参考来源:得到“每天听本书”栏目解读英文书的《我包罗万象》。

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