細菌——有益抑有害?
《儆醒!》雜誌駐法國通訊員報導
不論我們在什麼地方,我們都被無數肉眼所不能見的生物包圍著。其中有些可以算作真正的朋友,有些則是死敵。牠們是誰抑或是什麼呢?牠們是細菌、酵母、黴和其他生物,通稱為「微生物」,因為這些細小生物只能在強力顯微鏡下才看得見。
細菌隨處皆是——在空氣中、水中、泥土中和生物的體內。牠們差不多能在地球所有物質元素上發生作用或使之改變。事實上,牠們有能力產生化學改變,這使大多數智巧的化學家為之又羨又妒,但又無可奈何。
關於這件事,生物化學教授約翰活特在1976年九月份的法國科學月刊《研究》中聲稱:「如所週知,微生物在合成有機化合物方面比最優秀的工業化學家更為容易和更有效率。」他同時指出,微生物能夠「打破建立已久的有機化學法則」而促成化學反應。這的確使化學家們啼笑皆非!
你有好奇心想學習多點關於細菌的知識嗎?讓我們靠近觀察一下細菌,看看牠們的生活方式。找出牠們的死亡原因,同時揭露牠們對人類的功用,以及牠們有時所造成的麻煩。
各式各樣的食物
基本上,任何活的有機體攝取食物都有雙重目的。食物產生生長或細胞更新所需的物質和產生能量,細菌雖然微小,牠也需要攝取養分和排泄廢物。牠們的食物種類多至不可勝數。
有些細菌過著真正的「苦行」生活,滿足於最簡單的飲食;從空氣中攝取二氧化碳和氮的簡單元素。有些較難取悅,需要碳水化合物和氨,或較複雜的氮分子例如氨基酸。其他的更難攪;牠們需要維他命。
人和動物兩者均要從氧化食物如糖和脂肪等吸取能源。呼吸供應氧氣,這些「燃料」於是在體內氧化或燃燒。同樣,有些稱為「好氧性」細菌使用空氣中的氧。從氧中獲得的能源變成熱力放出或以細小分子形式(例如ATP[腺三磷酶])儲藏起來。這些化合物反過來成為能源,在細菌的細胞中發生有力的化學反應。你知道有一種好氧性細菌(醋酸桿菌)能使酒變成醋嗎?
在其他細菌方面,燃燒媒介或燃料卻不是氧而是多種無機化合物。有些使用硝酸鹽和硫酸鹽作燃料,將之轉變成亞硝酸鹽、硫化氮或硫化氫,這種氣體很易認出,因為它的臭味有點像腐壞的蛋。這種細菌在沒有氧的地方生存,故稱為「厭氧菌」。在人的腸內有些微生物即屬於此類。
有些細菌的活動頗為不同。在牠們活動的場合,有機分子擔當與氧類似的角色。活動的最終過程稱為發酵作用。
實際上,細菌的種類是不大明確的,因為,雖然有若干種類的細菌只用一種方法攝取能源,有些卻能遷就環境,一時是好氧性細菌(需要氧),另一時是厭氧細菌(不需氧)。
在上述所有例子中,細菌是從附近空氣的化學改變或寄居的媒介吸取能源。但未必常常都是如此。在一方面,有些細菌可以比作植物,因為牠們藉光合作用從太陽獲取能源。牠們具備色素可以吸收陽光,將之轉變為供應能源的物質。
廢物——危險抑或有用?
細菌在成長時所產生的物質時常被認為是代謝廢物或代謝副產品。其中有些廢物被視為對人有害的毒素。你曾聽過一種稱為「牙關緊閉症」的病嗎?它是破傷風菌所造成的,細菌從傷口進入體內,牠們所產生的破傷風毒素蔓延全體,影響到神經系統,結果往往不治。
另一種具備高度抗熱性的肉毒桿菌,有時發現於未曾完全消毒的罐裝食物或現成菜餚中。細菌在消化管中放出強烈的毒素,終於影響神經系統而造成癱瘓。這種毒素是已知的最毒物質,比砒素強烈二百萬倍,僅是用口嘗試被這種細菌染污了的食物也可以致命,它的毒素是這麼猛烈以致科學家們估計僅是100克(3.5安士)的分量便可以殺滅地上所有人類!
現在你可以看出,為什麼在家製罐頭食物時要極度小心。同時,對未經充分加熱或消毒的罐頭切勿猶疑加以拋棄。提防任何膨脹的罐,因為肉毒桿菌是氣體組成者(厭氧性),開罐時發出惡臭也要留意!
很慶幸地,並非所有細菌都是這麼危險的。在以發酵作用獲得能源的細菌中,有許多細菌所放出的廢物對人有用。例如,你知道奶油的特殊芳香是細菌所生的副產品丁酮經過氧化作用轉變成為芳香的雙醋酸基所致嗎?
除了許多其他美物之外,上帝為人類預備了「酒能悅人心」。(詩篇104:15)適度飲酒能令人愉快和有益健康。那末,你知道酒中所含的酒精是一種稱為釀酒酵母所產生的嗎?雖然它不是細菌而是蕈類,但新陳代謝作用是相同的。酒精便是微生物分解葡萄中的糖分所獲致的副產品。
同樣地,兩種乳菌(嗜熱鏈球菌和保加利亞乳桿菌)產生酸乳,即出自保加利亞的發酵乳類產品,是在歐洲和北美是流行的食物。至於出自高加索的「基非爾」和流行於亞洲中部的「高米斯」,均是乳酸菌所造成的乳發酵和酵母在乳中所生酒精發酵共同製成。
同一作用可以應用在乳酪上。糖分代謝作用的副產品,乳酸,使乳類酸化而成為凝乳。其他微生物,即細菌或黴素,所產生的多種廢物造成多樣化的乳酪,各自有其獨特的味道和芳香。
旺盛的繁殖力
一般地說來,細菌是由分裂而繁殖,即一個細菌分裂為二。細菌達到相當大時即行分裂成兩個與母細菌一式一樣的新細菌。依次地,兩個新細菌又再分裂,由此類推。這種現象在一定的時間距離發生,時間的距離隨細菌種類和環境情況而作出很大的差異。例如,在理想環境之下,一種稱為假單細胞的水中細菌每10分鐘分裂一次,而結核分支桿菌是每27小時分裂一次。
為了說明細菌繁殖得多快和後果如何,我們可以想像一個單一的細菌在適當的溫度、濕度和營養充分的環境下,每20分鐘分裂一次,像許多細菌在人的腸內所為一般。你有想像過細菌在24小時內不受干擾地繼續繁殖下去會有多少數目嗎?不會少過47×1020或47之後加上20個零!雖然一個細菌的重量僅為一毫克(=.00003527安士)的十億分之一的1/2,但這樣繁殖所致的重量卻達到2,300噸。的確驚人!然而低溫卻阻礙差不多所有細菌的成長。
難怪現成菜餚、乳類產品和香腸類食物若不貯藏在冰凍地方便很快長出大量細菌以致不宜於食用!由於營養豐富,這些食物是細菌成長的最佳培養媒介。僅是一個細菌便足以染污整體食物。使徒保羅的比喻多麼有力和正確,他說:「一點麵酵能使全團都發起來」!——加拉太書5:9。
在食物缺乏、溫度不當、細菌成長中的廢物或副產品沒有移去時,細菌的分裂會緩慢下來而終於停止,最弱的細菌先死,其他的等候情況好轉。有些具有生存裝備的細菌則組成「芽胞」,這些芽胞對於熱力、乾燥、陽光和消毒劑極富抵抗力。它們能生存許多年,其中有些(例如肉毒芽胞)能在水中煮沸8小時而不死。一待生活條件好轉,芽胞遂開始發芽,發展成等於未形成芽胞前的細胞,而且開始繁殖。
易受攻擊的弱點
考慮細菌的生存和繁殖之後,讓我們考究一下細菌死亡的原因。
微生物對多種物理或化學媒介很敏感。據說這些媒介在使細菌停止生長時具有「制菌作用」,在殺滅細菌時具有「殺菌作用」。
陽光及其紫外線無疑是最古老和最有效的殺菌媒介之一。紫外線使細菌發生突變,那便是說,遺傳因子結構發生變化,在大多數例子上是致死的。
通常,細菌在濃度很高的物質溶液,例如糖或鹽的溶液中不能發育。在這種情況下,微生物體內所含的水通過細胞壁放出來以釋稀外面的滲透溶液。結果細菌陷於脫水狀態以致停止生長或死去。魚、肉在鹽醃時的情形便是如此。同樣,在果子凍或果醬裡放下大量的糖也有保存作用。
熱力是細菌的死敵。攝氏50至60°(華氏122至140°)的高溫經過半小時便足以殺滅大多數細菌,但那些能組成芽胞的細菌卻需要更強力的措施。這需要20分鐘的蒸汽消毒才能消滅芽胞。因此外科醫生的手術袍和病人身上所鋪的布均以這種方法消毒。
細菌也對許多化學物質十分敏感。這種知識可以活用於多方面,例如食品保存之上。最古老和最著名的化學保存劑無疑是酒和醋。較近期的化學工業已創製多種產品,作用於細菌或蕈類之上,以阻止其生長。其中有些化學媒介似乎是無害的,但是很不幸地,長期使用後的繼發影響,有許多還未為人所知。
消毒劑也是對細菌不利的化學產品。它們對皮膚、衣服或房間的消毒很有效。家庭主婦當使用廚房消毒劑、漂白水、碘酒、石碳酸和過氧化氫消毒劑時,她們已在有意無意間對細菌發動戰爭。
最後,論到細菌敵人時無法不提抗生素,它若使用得當,在治療某些傳染病方面是極之有效的。
益多於害
簡略地研究一下細菌的生與死顯示,雖然微生物有時可能是我們的死敵,但大體上卻是我們的寶貴盟友。問題僅是要加以控制而已。不錯,細菌代表一個差不多是眼不能見,但又自成一家的重要世界。他們對不可或缺的自然循環大有貢獻。的確,細菌的生與死對地上動、植物的保持平衡極之重要。因此,這些微乎其微的生物證明了不論大小萬物的創造主的智慧。