不论在自然界还是在人体内,都生存着大量的细菌,其中大多是无害的,有些甚至是有益的,但也有少数是致病的。
对于致病的细菌来说,我们当然想置之死地而后快。最常见的办法是高温消毒,蒸死和煮死它们。不过,在很多情况下,这种办法显然不适用。比方说,假如你的脚感染上了致脚气的病菌,难道能拿你的脚去煮一煮吗?所幸,人体免疫系统已经进化出了许多*灭病菌的办法;万一免疫力低下,我们还可以动用药物来对付它们;此外,大自然中本来就存在着一种细菌的克星——噬菌体。
下面让我们逐一来了解这些灭菌办法。
1 吃掉它
据说有些原始人类在*掉敌人之后,往往还要吃掉他。因为怕一转身,死去的人又活回来,所以只有连皮带骨吃进肚子去才叫胜利者安心。
在人体的免疫系统中,有一种白细胞叫“吞噬细胞”。它们也是靠吃来消灭细菌的。当病菌侵入人体的组织后,吞噬细胞就从毛细血管中跑出,聚集到病菌所在的部位。多数情况下,病菌被当场吞噬*灭。若病菌毒力强、数量多,未全部被*死,余下的“残敌”则经淋巴管输运到附近的淋巴结,在淋巴结内的吞噬细胞将进一步把它们消灭。
吞噬细胞的吞噬过程简单说是这样:当它探察到周围有病菌,就先在环境中释放出一些有毒的物质,使病菌初步麻醉;随后吞噬细胞的身体发生变形,伸出长长的假足来把病菌揽入腹中;在体内,一些能*菌、溶解细菌的化学物质将帮助它消化;最后,残渣被排出细胞体外。
不过也并非所有的病菌被吞噬后都只有死路一条。根据病菌的类型、毒力和人体对它的免疫力的不同,其结局也有所不同。一般来说,病菌被吞噬后经5~10分钟死亡,30~60分钟被消化掉,这叫完全吞噬。吞噬完之后,吞噬细胞本身也要死亡,形成脓球,这就是我们通常所说的“发炎”。但还有一种情况叫不完全吞噬,病菌被吞噬细胞吞入后,非但不被*死,反而得到保护,连抗菌药物也奈何不得。有的病菌还能在吞噬细胞内生长繁殖,反使吞噬细胞死亡;有的可随游走的吞噬细胞经淋巴液或血流扩散到人体其它部位,造成广泛的病变。
不完全吞噬的情况往往在对这种病菌没有先天免疫力的人群中发生。比如在历史上,西班牙殖民者在征服美洲印第安人之初,带去了很多美洲原先没有的传染病。印第安人对这些病菌没有先天的免疫力,他们身上的吞噬细胞不能消灭它们,于是造成人口大规模死亡。
其实,在我们的眼泪、唾液甚至鼻涕中,也有许多溶解细菌的化学物质,这些化学物质跟吞噬细胞体内消化细菌的化学物质有很多相似之处。如此看来,其实我们的嘴巴每天也在“吃”着细菌呢。
2 困死它
珍珠项链是一种昂贵的饰物,如果你发现有人用它来扎他的米袋子,你一定会笑话他目不识珠。
你一定知道DNA是生物体中最重要的物质,那里保存着一个生物体全副珍贵的“生命密码”。但如果你听说,有的生物体仅仅因为DNA解开来像一根绳子,就用它来捆扎东西,你有何感想?会不会也觉得这有点暴殄天物了?
这不是开玩笑。在人体免疫系统中,有一种叫“中性粒细胞”的吞噬细胞,这种细胞在我们身上数量很大,每分钟以8000万个的速度从骨髓中不断产生出来,占了白细胞总数的60%到70%。绝大多数情况下这种细胞是靠吞噬来消灭病菌的,不过最近科学家发现,在有的时候它竟然也会挤破自己的细胞核,释放出长长的DNA,把DNA当绳子用来捆住病菌,并进一步*死它们。
过去,生物学家历来是把DNA当做遗传物质来研究的,而遇到现在这种情况,他们也只好把DNA简单地当做绳子来研究了,这个发现起初让他们自己都难以置信。
DNA真可谓一根捆病菌的好绳子。虽然它平时挤在需用电子显微镜才能观察到的细胞核中,但假如把它拉直来,足有2米长;当它在细胞中释放出来,就成了密密匝匝缠绕的一张网;而且黏性极强,病菌一沾上就无可奈何了,就好比苍蝇落入了蜘蛛网;而更厉害的是,这张网上还携带着*菌的蛋白,困住病菌的同时,一场*戮就开始了。
我们的免疫系统与病菌的斗争充满了智慧。比如说,中性粒细胞在危急的情况下,不惜老命,抛出这张由DNA编织而成的网,这就能限制病菌向机体的其他部位扩散,为其他免疫细胞的到来争取时间。此外,那附着在DNA上的*菌蛋白,其实对我们身体里健康的细胞也有毒害作用,如果任其游动,可能会伤及无辜。而现在用一张网把它罩住,那就把它的副作用局限在了一个小范围内。
最后,你或许会为中性粒细胞牺牲掉自己感到惋惜吧?其实没必要。因为这种细胞来到受病菌感染的部位后,它就不能分裂,已经走到了生命的尽头。在这种情况下,与敌人同归于尽倒是最好的死法。
3 爆破它
谈完了人体对付病菌的办法,现在让我们把目光移到自然界,看看“人家”又是怎么对付细菌的。
1917年的一天,法国生物学家德埃莱尔在做观察细菌生长的实验。他把一位痢疾病人的粪便培养液用非常精细、连细菌也通不过的过滤器过滤,这样就把痢疾病的病菌——痢疾杆菌过滤掉了;然后他把过滤液取出10滴,滴入盛有长满痢疾杆菌混浊液的试管中。第二天,奇迹发生了:混浊液变得清澈透明了,在显微镜下观察,竟然找不到一个痢疾杆菌。这么多痢疾杆菌一夜间都跑到哪儿去了?德埃莱尔大惑不解。难道在过滤液中有比细菌更小的微生物,是它们吃掉了痢疾杆菌?
德埃莱尔的猜测没错。后来科学家发现了一种叫“噬菌体”的病毒。顾名思义,这种病毒以细菌为食,并且在自然界中,只要有细菌的地方,就有它的身影。它的个子非常小,只有在电子显微镜下才能看清它,所以它能透过细菌过滤器。
噬菌体是一种病毒,没有复杂的细胞结构,它主要由两部分组成:一是蛋白质外壳,二是被外壳包裹起来的核酸。
当噬菌体遇到活细菌时,它首先会用一种化学物质把细菌的细胞壁溶解出一个小洞,然后把体内的核酸注入到细菌体内,而蛋白质外壳则留在了外面。
噬菌体的核酸进入细菌体内之后,它就利用细菌身上的物质,大量复制、繁殖,长出一个个新的噬菌体来。一个细菌一般能产生20~1000个噬菌体。当细菌体内噬菌体越聚越多,最后再也挤不下时,细菌就在一声爆破中呜呼哀哉了。借腹怀胎而成的噬菌体们又悠哉游哉地去寻找下一个牺牲品。
4 戳破它
最后,让我们来看看人工的情况。很常见的外擦药物是酒精,它是靠使细菌失去体内的水份“干渴而死”的。这种*菌的方式太寻常,我们就不介绍了。现在不是有很多灭菌的药物吗?让我们来看看它们又是如何*灭细菌的呢?
青霉素作为20世纪人类最伟大的发明之一,是由英国生物学家弗莱明发明的。1928年夏天,弗莱明外出度假回来,发现他度假前观察过的一个细菌培养皿上长了一些青霉菌,而青霉菌周围的细菌群落却被部分溶解了,留下一个个透明的圆斑。弗莱明意识到青霉菌一定释放出某种能*死细菌的化学物质。这种化学物质就是“青霉素”。后来,人们又找到更多能*死细菌的化学物质,现在这些都统称为抗生素。
那么,青霉素为什么能*菌呢?我们知道,细菌有细胞壁。细胞壁坚韧而富有弹性,它可以让细菌保持它的形状,同时还对细菌起到屏障保护作用。细菌体内的压力很高,差不多有5~25个大气压,如果没有细胞壁的保护,它不破裂也变形了。所以细胞壁对于细菌很重要。
正如人体无时无刻不在新陈代谢一样,细菌的细胞壁也在不断地更新。而青霉素的厉害就在于它能阻止新细胞壁的形成。当青霉素吸附在细胞壁某处时,那一处的细胞壁老了之后就再也不能产生出新的来,这就在细胞壁上留下了一个“窟窿眼”。而细菌体内的压强又是那么高,只要在壁上留个洞,里面的物质就会被挤压出来,细菌也就解体了。因此我们不妨说,细菌是被青霉素戳破而死的。
为了对付有害的细菌,我们人类真可谓无所不用其极了!