一說起“微生物”，很多朋友的印象多半是和“髒”“病”“會傳染”有關，而更了解微生物的朋友，則會認為微生物也有很多積極的作用——他們都是對的。近年來，大量研究都充分說明，在維持人類健康乃至地球環境的整體和諧中，微生物起到至關重要的作用。同時，令人恐懼的新發傳染病也在全世界範圍内加速出現。微生物的故事，也是以時而激動人心，時而令人毛骨悚然。今天咱們就來簡單聊聊微生物那些有趣的事兒。
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微生物，渺小又巨大
之是以叫“微生物”，顧名思義是這些生物個頭非常小，絕大多數微生物都必須借助顯微鏡才能觀察到，它們的集合體才能夠被肉眼所察覺。
比如，細菌的個體微小，一個普通的針頭上便可以容納 1000 至 10 萬個。而病毒就更小得超乎想象。根據病毒的種類的不同，一個針尖上或許可以容下 100 萬或更多的病毒。
一茶匙海水中生活着約 500 萬個細菌。當然，如果沒有這些細菌幫助降解死亡的植物和藻類，生命本身也就不可能存在。但是，在同一茶匙的水中，病毒的數量可能是細菌的十倍。
不僅在水中如此，一茶匙的普通土壤中含有約 2.4 億個細菌和 6 億個病毒。而整個北美大陸上的人口數還不到 6 億。
但是，如果我們換種算法，就會發現，微生物竟然也能跟“巨大”這個詞扯上關系。
拿真菌來說，咱們最熟悉的大個體真菌，要算蘑菇了，在菜市場都是論斤稱。而有些真菌，其體量更是超乎想象，比如一種名為蜜環菌的真菌，它占據了美國俄勒岡州東部超過八百萬平方米的森林地面。
如果比拼體重的話，據估計，地球上所有的植物和動物的總重量(或稱生物量)約折合為 5600 億噸有機碳。一項魏茨曼研究所(Weisman Institute)和加州理工學院科學家共同完成的研究顯示，地球上 80%的生物量由植物體組成。
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而地球生物量的第二大組成部分則是細菌(數目約為 5×1030 個)，占全球生物量的 15%。真菌和古菌加在一起的生物量總和超過了動物。而更令人驚奇的是，病毒生物量超過了人類。
看到這兒，誰還敢小瞧微生物呢？
孤獨？不，我包羅萬象
有本講微生物學的經典科普書裡提到，奧遜·威爾斯說過“我們孤獨地出生，生活，死去……”但如果看開些，就會發現實際情況正如惠特曼所說的“我遼闊博大，我包羅萬象”。
為什麼這麼說呢？
微生物無處不在，從生命出現以來便是如此，也包括我們身上。健康人的胃腸道内居住着約 40 萬億個細菌。基本上所有這些細菌都是無害的，或對身體健康有益處。像腸道、皮膚、口腔、呼吸道(肺和鼻腔)以及陰道，每一處都是微生物繁衍生息的小生态系統。我們身體所攜帶的微生物群落，被稱為人類微生物組，總計有約 1.4 千克重，接近我們大腦的重量。
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美國國立衛生研究院在 2008 年啟動了為期五年的人類微生物組計劃(Human Microbiome Project，HMP)，該計劃獲得了極大成功。計劃的研究發現實在令人震驚，可以不誇張地說，我們人類，或者進化上所稱的智人人種(Homo Sapiens)，其實就是一種經過長期演化的先進的微生物運載系統。正如美國記者邁克爾·斯佩克特所說：“微生物是人類自身的成分。”
據估計人體中共有 37.2 萬億個細胞，而大腸，也就是絕大多數體内微生物生活的地方，居住着 39 萬億個細菌。人類基因組約有 30000~40000 個基因，而我們的微生物組據估算包含 200 萬~800 萬個獨特基因。可以說人類微生物組攜帶的遺傳資訊比人類基因組要大上百倍。
從這個意義上講，99%人體攜帶的遺傳資訊實際是源于微生物。正如個體具有獨特的指紋和基因一樣，每個人所具有的微生物組也不盡相同。實際上，許多研究人員認為，微生物組可以看作是一種新發現的人體必需器官。
進擊的耐藥菌？以毒攻毒！
所謂對抗生素的耐藥性(抗藥性)就是指微生物抵抗抗生素的能力，這裡的微生物可以是任何種類，而耐藥性産生的生物遺傳機制也各不相同。
目前已經有大量患者死于具有耐藥性的病原體感染。由惠康信托(Welcome Trust)資助的一個項目曾在 2016 年估計，世界每年死于耐藥性病原體感染的人數為 70 萬。如果沒有新的應對措施，或者沒有更加有效的藥物，這個數字将在 2050 年上升至 1000 萬。這意味着每 3 秒鐘就有人死于具抗生素耐藥性的微生物，這個數字是目前每年癌症死亡人數的兩倍。2013 年美國疾病控制與預防中心估計，美國每年耐藥性細菌感染導緻超過 200 萬人患病，其中 23000 名患者死亡。
世界衛生組織在分析了來自 114 個國家的資料後，于 2014 年發表報告指出，抗生素耐藥性已在全球範圍内構成重大公共衛生威脅。世界衛生組織的專家發現，抗生素耐藥性已經出現在“全世界的每一個地區”。幾十年前可以輕易被治愈的簡單感染，如今已演變成或可緻患者死亡的嚴重感染。
大腸杆菌檢測。圖庫版權圖檔，轉載使用可能引發版權糾紛
抗生素耐藥性是展現物種進化的範例。我們在環境中投放的抗生素越多，細菌産生耐藥性的進化壓力就越大。換句話來說，抗生素帶來的選擇壓力導緻了細菌中的物競“藥”擇現象，進化出抗性基因的細菌才得以生存。是以，引起抗生素耐藥性危機的主要原因就是在環境中濫用大量抗生素。
那麼，誰應該為濫用抗生素負責呢?可悲的是，正是我們人類自己。
對此，同樣屬于微生物的噬菌體，或許能幫上忙，一種噬菌體隻會感染特定種類的細菌。這種精準性使噬菌體成為極具吸引力的治療手段，因為可以選擇性攻擊有害細菌，卻不影響其他有益細菌。相對比，抗生素會毫無選擇地抑制或殺死數千億的細菌，無論它們是敵是友，或是與疾病毫無瓜葛的旁觀者。
那麼，細菌對噬菌體會産生“抗藥性嗎”？
噬菌體的情形與抗生素不同，噬菌體演化的速度也很快。結果，許多具抗生素耐藥性的細菌卻無法逃脫噬菌體的攻擊。為了避免細菌對噬菌體療法出現抗性，往往會使用數種噬菌體組合治療。這一政策與聯合使用多種不同抗生素治療結核和其他細菌感染的方法類似，這使得噬菌體療法非常具有潛力。
酸奶就是微生物發酵的功勞
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直至今天，把微生物看作是人類緻命敵人的觀點依然沒有改變。然而，我們應該認識到的是，這一看法僅反映了微生物所起作用的一小部分。因為過去幾年的科學進步，我們現在知道，絕大多數的微生物(細菌、古菌、真菌、原生生物)或對人類無害，或是人類健康所不可缺少的部分，它們是我們的親密朋友。
《無處不在的微生物》
中國科學技術出版社
作者:[美]菲利普·彼得森
譯者: 祁仲夏 / 曾輝
這是一本講述微生物之兩面性的讀物：
它們既可以為人類健康帶來好處，又可以是病原體，肆虐和摧毀我們的身體，并給人類造成嚴重危害。
本書作者——世界知名的傳染病學專家菲利普·彼得森博士以深入淺出和引人入勝的講述，通過曆史視野探讨了人類對微生物的認知和了解：從早期的瘟疫和流行病及至近期的傳染病疫情，如人類獲得性免疫缺陷綜合征(艾滋病)、埃博拉、寨卡和冠狀病毒等。
本書還讨論了當代傳染病領域的其他重要話題，例如如何面對規模日漸擴大的反疫苗運動、接種疫苗為什麼重要，以及糞便移植這種尖端治療手段的興起等。
策劃制作
來源丨《無處不在的微生物》中國科學技術出版社