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生命科学(四)

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  我们上次讲到,地球上所有的生命体可以划分为五界:无核原生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界。从本期起,我们将陆续介绍这五个生物界及其典型的成员。
中国论文网 http://www.egsf.org/8/view-6802297.htm
  病毒
  
  让我们从生物界中最微小的成员―病毒说起吧。
  说到病毒,我们大家都不陌生,因为我们常?;崾艿秸庑┬〖一锏那秩?。你看,这个小姑娘(见图1)得了感冒,又流鼻涕,又打喷嚏,这就是感冒病毒在作怪。当你打喷嚏时,含有数以百万计病毒的飞沫被喷到空气中。如果有人在近处吸入这些飞沫,他就可能会得感冒。
  病毒由一个核酸分子(脱氧核糖核酸,即DNA;或核糖核酸,即RNA)被蛋白质包裹而成,或仅由蛋白质构成。病毒个体微小,结构简单。病毒没有如动物或植物那样的细胞结构,因此,它自身不能复制。但当病毒一旦进入动物或植物细胞,它就会“接管”原来细胞的化学过程,取代细胞进行工作,这个细胞就会源源不断地复制出病毒来。所以,科学家认为病毒并不完全是“活着”的,因为如果没有活细胞的帮助,它们无法“生”出后代来,只能说它们是一种体积非常微小、结构极其简单的生命形式。
  有些病毒被称为噬菌体,它们为了繁殖而攻击细菌。在图2中,高倍电子显微镜显示细菌被T4噬菌体的病毒攻击的情况:噬菌体把自己的DNA(脱氧核糖核酸)注入细菌―有4个空噬菌体正附着于细菌外壳上。
  
  现在,我们再把病毒的图像放大许多倍,看看它们怎样复制自己。从图3中可以看到,T4噬菌体病毒看起来像一个微型的飞船,中间的红色部分是它的核心―双螺旋DNA,绿色部分是它的蛋白质外壳,外面蓝色部分是它的封套。图4则显示了病毒进入细菌体内完成复制的全过程。从图4上部我们看到一个病毒(蓝色),它由头部、内部的DNA、注射管和尾部构成。一开始,病毒附着到细菌的细胞壁上,然后病毒尾部抓住细菌细胞壁,并将自身的DNA注入细菌细胞内。于是,细菌开始复制病毒的DNA,病毒的新头部和新尾部开始形成。病毒越来越多,被复制出来的病毒终于在细菌细胞内爆发,细菌细胞被破坏了,许多新的病毒诞生了。
  
  除了普通的感冒,病毒引起的其他疾病包括水痘、流行性腮腺炎、麻疹和艾滋病等。艾滋病即获得性免疫缺陷综合征,目前,已知这种病是由人类免疫缺陷病毒引起的。该病毒使人体的自然防御体系失去效用,人体于是极容易遭到其他病毒或细菌的攻击。
  水痘、带状疱疹和唇疱疹是由一种疱疹病毒引起的。疱疹病毒有时可以生活在人体许多年而没有造成任何伤害。
  病毒已经够小了,但有一种很像病毒的类病毒,比一般病毒更小。类病毒是由一个长度较短的RNA(核糖核酸)构成的化学微粒,它们没有像病毒一样的蛋白质外壳。朊病毒则更小,它们不同于病毒或类病毒,被认为仅由蛋白质构成。类病毒感染会引起多种动物疾病,而朊病毒是一类能引起哺乳动物和人的中枢神经系统病变的传染性的病变因子。从图5中,我们可以比较T4噬菌体病毒、类病毒和朊病毒的大小。
  
  细菌
  说了病毒,我们再来谈谈与我们的生活关系同样密切的细菌。
  如果你曾经在温暖的5、6月间把牛奶敞开放在外面,那么,你肯定会看到,它很快就会变酸。这种变化是由于一种被称为细菌的微小无核原生物快速增长引起的。细菌是最普遍存活于地球上的生命体。在空中,在地上,在所有的植物和动物,包括人类的身上,都可以发现细菌。有些细菌甚至存活于温泉中和冰水中。
  细菌对于人类来说各不相同:某些细菌有害于人类,有些细菌却是非常有益的。有害的细菌能够引起危险的疾病,如破伤风和败血症(血液中毒)等。有益的细菌,比如,能够分解废物的细菌以及生活在植物的根部,从空气中固定氮元素以供给植物的细菌。
  
  在抗生素被发明出来以前,细菌引发的疾病有时会在广大地区迅速流行和蔓延。公元14世纪和17世纪,鼠疫,俗称黑死病,在欧洲造成数百万人死亡。鼠疫是由生活在大鼠身上的细菌引起的,经由跳蚤传染给人类。图6描绘的是欧洲流行黑死病时的惨状。
  一个典型的细菌,其大小约为动物细胞的千分之一,必须依赖电子显微镜才能看清它。细菌有厚厚的细胞壁,但无细胞核。图7显示了细菌的各种形态。细菌存活,或者利用来自化学品或阳光的能量,或者吸收食物中的物质。细菌既可以从无生命的物质,如植物和动物的尸体,也可以从活细胞中汲取养料。
  细菌的繁殖主要以一分为二的方式进行(见图8)。如果在温暖、潮湿且食物充足的情况下,细菌每20分钟繁殖一代。这意味着,在一个小时内,细菌可以繁殖三代。那样的话,在24个小时中,一个细菌可能繁殖的后代数目是一个天文数字:5x1021!
  
  细菌在处理我们身体排出的废物时发挥了重要作用―防止这些废物造成污染。在污水处理厂里,废水慢慢地流过固体灰?;蛳咐坛傻拇泶膊悖?)。生活在床层表面的细菌就把废物分解成简单的物质。这些简单物质可以被释放到小溪和河流中,不会伤害野生动物。
  
  我们的身体表面和内壁生活着很多种细菌。你的口中就有细菌在消化剩余食物残渣。图10就是电子显微镜下显示你牙齿表面的细菌。如果你不经常刷牙,这些细菌会堆积起来,形成白色的斑块。由细菌产生的酸会攻击牙齿坚硬的外壳。如果酸可以到达下面的柔软层,蛀牙就会日益严重。

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