第二篇第三十五章微生物的数个“第一”
微生物有着很多特长，假如在微生物与动物、植物之间进行一场竞赛的话，那么很多单项奖
将被微生物一族捧走，现在我们来简单看看，它们拿到的是什么奖项。
个子最小
所有微生物的个子都极其微小，是生物界名副其实的侏儒。要测量它们，必须用微米或纳
米作单位。各类微生物个体大小的差异也十分明显。大致地说，真核微生物、原核微生物、
非细胞微生物、生物大分子、分子和原子的大小、大体都以10比1的比例递减。目前所知
道的最小微生物是20世纪70年代才发现的马铃薯块茎病的病原体一类病毒。它是迄今所知的
最简单与最小的专性细胞内寄生生物，其整个个体仅由一个以359个核苷酸组成的裸露RNA分
子所构成，长度仅为50纳米。细菌中最普遍的是杆菌。它们的平均长度约2微米，故1 500
个杆菌头尾衔接起来仅是一颗芝麻长，3 000个仅及一粒籼米长。它们的宽度只有0
5微米，放60～80个杆菌“肩并肩"地排列成横队，也只够抵上一根头发丝的宽度！至于细菌
的体重就更微乎其微了：每毫克的细菌约有10亿～100亿个。相当于一颗苋菜籽那样重(不到
1毫克)的一团细菌，其中包含的细菌数竟有485亿个！
繁殖最快
在生物界中，微生物繁殖速度是任何其他生物类不可比拟的。其中以二均分裂方式繁殖的细
菌尤为突出。例如，大肠杆菌在37℃下培养在牛奶中，其分裂一次所需要的时间仅为125
分钟！如果就以通常说的“20分钟”分裂一次计，则一个细菌经 24小时后可产生 4722×
1021个后代，总重量可达4 272吨；经48小时后则可产生22×1043个后
代，假如一个细菌重量为1012克，那么这时的总重量将达22×1025吨，即相
当于4 000个地球之重。
由于微生物取食范围极广，生长的环境条件最易满足，加之其繁殖生长速度特别快等原因
所以凡有微生物生存之处，通常它们都拥有巨大的数量。因此它也是地球上数目最多的一类
生物。
起源最早
人类生活的地球大约是在46亿年前诞生的。距今约35亿年前，地球开始从化学进化转入
生化进化阶段，最早的生命诞生了。科学家认为，在当时地球表面充满有机物和还原性大
气的条件下，最早出现的生命形态是厌氧性异养细菌，例如甲烷菌这类古细菌。它们都是一
些分解者，从而构成了原始的单环(或单极)生态系统。许多化石资料表明，大约在32亿年
前，地球上出现了蓝藻，这时的生态系统已进化到由合成者和分解者共同组成的双极生态系
统。约在20亿年前出现好氧性的异养细菌，约在15亿年前又出现真菌等真核微生物。在13
亿年前的地层内发现真核微生物中的绿藻、金藻化石。大约在6亿年前，水中出现了原生动
物。这样一来，一个由生产者绿色植物、分解者细菌真菌等和摄食消费者所组成的三极生态
系统出现了。以后又陆续出现了鱼类(4亿年前)，3亿年前出现了两栖类，2亿年前的中生代
出现了爬行类，人类诞生至今不过300万年！在南非曾找到32亿年前的蓝藻和杆状细菌的化
石。20世纪70年代末，又在澳大利亚北部的岩石中发现了迄今所知的最古老的生命残体化石
，其年龄达到35亿年，其中可观察到丝状的细胞。由此可见，在整个生物界，进化历史最悠
久、种族年龄最古老的恰恰是最微小、最简单和最不惹人注意的微生物。
分布最广
微生物在地球上的分布，可谓无孔下入，无微不至，无远不达了。人迹所到之处，肯定有
大量的微生物；人迹不到之处，也会有大量的微生物活动着。
科学考察队曾在南极洲的罗斯岛和泰罗尔盆地128米和427米的沉积岩心中，找到了活细菌；
俄罗斯科学家在南极冰川进行钻探时，在45～293米的岩心中多次发现球菌、杆菌和微小
的真菌。
人的正常活动高度是有限的。例如，1980年9月试飞的我国“运十”喷气式客机的飞行高度
为12公里；1976年创飞行高度世界记录的美国“黑鸟”飞机，也未超过26公里高。可是，微
生物的活动范围却高得多。例如，20世纪30年代，人们首次用飞机证实20公里的高空存在着
微生物。70年代中期又发现30公里的高空存在着微生物。70年代末，人们用地球物理火箭从
74公里的高空中采集到处在同温层的微生物、其中包括两种细菌和四种真菌。即白色微球菌
、藤黄分枝杆菌、绳卷霉、黑曲霉、点青霉以及异形丝葚霉。后来又在85公里的高空找到微
生物。这就是目前所知道的生物圈的上限。据认为，它们是由火山喷发、暴风、台风或龙卷
风带上，在阳光的作用下脱离了地球引力而被抛向天空的。
因此，这一点可以肯定，微生物将永远是生物圈上下极限记录的创造者和保持者。微生物
只怕“明火”。地球上除了火山的中心区域外，从生物圈、土壤圈、水圈直至大气圈、岩石
圈，到处都是微生物家族的驻扎地。例如，空气、土壤、河流、平原、高山、深海、温泉、
冰川、海底淤泥、盐湖、沙漠、油井、地层下以及酸性矿水中，甚至人类和动植物体内外都
有大量的微生物在默默无闻地干活。它们每天或清理或制造地球上的垃圾，或为地球上的植
物提供食物。
食谱最杂
微生物获取营养的方式是多种多样的，不仅有与绿色植物同样的光合自养型和与动物相同的
异养摄食型，而且多数属于异养吸收型。从营养物质的分子结构水平或原料来源看，微生物
营养食谱之广泛，实为任何其他生物望尘莫及。不论是有机物或无机物，凡动植物能利用的
营养物质，微生物一概可以利用；而大量为动植物所不能利用甚至是剧毒的物质，微生物照
样可以很好地利用。例如，一些称为化能合成细菌的自养微生物，可以利用亚硝酸盐、硫化
氢、亚铁化合物或氰化物作为自己的能源。所有自养微生物都能利用CO2或碳酸盐作为
碳源，不少细菌和放线菌能固定大气中的分子氮作为自己的氮源。还有不少异养微生物能利
用极其复杂的有机物或有毒(甚至剧毒)物质作为自己的养料，如甲醇、甲烷、天然气、纤
维素、木质素、角蛋白、几丁质、石油、塑料、酚类、氰化物或各种合成药物等。例如，马
铃薯杆菌、枯草杆菌可分解自然界罕见的有机物——己内酰胺，一些镰刀菌、放线
菌和假单胞菌可分解氰化物。还有几种假单胞杆菌能分解酚、萘等芳香族化合物，甲烷氧化
菌能分解甲烷，可分解多氧联苯等复杂有机物。尤其令人吃惊的是，凡有机化学家合成的分
子，不管结构如何新颖复杂，只要一接触微生物世界，谁也逃脱不了彻底毁灭的命运，这就
充分说明了微生物的食谱是多么广泛。
接下来，我们来看看微生物的群英谱。
真菌之最
真菌界包括酵母菌和霉菌，为多细胞，有细胞壁，无叶绿体，不能进行光合作用的微生物
。它靠丝状体或菌丝的伸长来生长。这些菌丝形成一个复杂的枝状体，称力菌丝体，由菌丝
体上产生子实体，形成大型真菌。子实体的大小，如蘑菇、银耳、木耳、马勃等，直径由几
厘米到十几厘米，大者为几百厘米，形状有伞状、块状、球状、棒状、陀螺状和叶状，多种
多样，真可谓千姿百态、绚丽多彩。
1962年，美国亚历山大里亚的吉姆？沃森在自己的农场里发现了一个周长达23876厘米的
马勃，这是一个罕见的真菌。1976年9月，在美国俄亥俄州苏龙附近，杰斯弗奥帕尔报告了
一个重达3269公斤的可食用的多孔菌类——大蘑菇。1985年10月3日，在意大利的波坦沙
发现了一只重454公斤，围长508厘米的蘑菇。有科学资料记载，最大的树真菌长1422
4厘米，宽9398厘米，重达1362公斤，由是美国华盛顿州的希塞先生发现的。
另外，一种俗称“死亡杯”的毒蘑菇，被公认为是世界上最毒的真菌。在食用了沾有这种
毒菌的食物后的6～15个小时内，会相继出现呕吐、精神错乱、虚脱直至死亡。乔里奥德？
麦地西主教、罗马教皇克里门七世(1478～1534)，就是这种毒菌的受害者。
细菌和病毒之最
细菌和病毒都是生物界中最简单、最微小的生命体，它们长得什么模样，人类的肉眼是无法
看见的，必须放在显微镜下才看得清楚。细菌身体就是一个细胞，形态多呈球状、杆状和螺
旋状，且其细胞核没有核膜包裹，故属原核生物。病毒比细菌更微小，必须借助电镜才看得
见，没有细胞结构，无独立的代谢活动，只有当其进入活细胞之中，才具有生命特征。
最大和最小的细菌：在1675年，列文虎克率先开始观察细菌。现在已知世界上最大的细菌是
缢虫菌，宽度在16～45微米之间，有好几个毫米长，呈极细的丝状。最小的自由生活的细菌
是肺炎细菌(简称PPL)，1986年在阴沟污水中首次发现这类微生物，其生命早期阶段直径只
有100毫微米。另一种名为H？39的菌株，直径只有33毫微米，估计重量仅为10×10-1
6克，实在是微不足道了。
运动最快的细菌：据研究发现，棒状杆菌靠一个极棒每秒钟可以自转100次。这种杆菌身长2
微米，能在一秒钟内移动相当于自身长度50倍的距离。这一速度相当于短跑运动员要在每秒
钟内跑出894米，或游泳健将要在6分钟内游过英吉利海峡，这对人类来说，简直是不可想像
的速度。
耐受力最强的细菌：一种耐放射性元素的微球菌是细菌家族中的顽强者。它能经受住650万
伦琴的原子能辐射，这相当于使人致命的辐射量的100倍。1983年3月，美国俄勒冈大学的乔
？巴拉斯在东太平洋北纬21度的含硫海床中发现了一些在 3061℃高温下生存繁衍的细菌
，这种细菌确实无愧于“硬骨头”的誉称。
最大和最小的病毒：已知最大的病毒是棒状病毒。它们大小为200毫微米×100毫微米(1毫微
米＝1×10-9米)。已知最小的病毒是核蛋白植物病毒，其颗粒呈球形，直径仅17毫微
米。
