细菌
xì jūn
细菌是几乎无处不在的单细胞原核生物;大多数无害甚至有益,少数会致病。
Definition
细菌是由单个没有细胞核的细胞构成的微小生物,几乎无处不在,存在于土壤、水、皮肤,以及人体内部;虽然像引起链球菌性咽喉炎的那种细菌会让你生病,但你体内的细菌细胞数量与人体细胞数量大致相当,其中大多数都在帮助你,而不是伤害你。更准确地说,细菌是一类单细胞原核微生物,拥有肽聚糖细胞壁、一条环状染色体,没有膜包裹的细胞器,通过二分裂进行无性繁殖,形状包括球形、杆形和螺旋形;它们担任分解者、固氮者和食物生产者的角色,也会引起结核病和食物中毒等疾病,能被抗生素杀灭,而抗生素对病毒则毫无作用。作为生命三域之一,细菌与古菌的区别在于其肽聚糖细胞壁、酯键连接的膜脂质,以及不同的核糖体RNA和RNA聚合酶;细菌是已知代谢方式最多样化的生物,包括光合自养菌、化能自养菌和厌氧菌;通过转化、转导和接合进行的基因交换,加上可移动的质粒和转座子,使包括抗生素耐药性在内的性状能在物种之间迅速传播,细菌驱动着全球性的生物地球化学循环,同时还会形成能抵抗抗生素和宿主防御的生物膜。
Example
一个长约$1\ \mu\text{m}$的细菌,如果每$20$分钟分裂一次,在$8$小时内可以产生超过$1{,}600$万个细胞;豆类和豌豆根部的根瘤菌能把空气中的氮气转化为植物可以利用的氮肥形式。革兰氏染色法根据细胞壁结构区分细菌,革兰氏阳性菌由于拥有较厚的肽聚糖层而能保留结晶紫染料,革兰氏阴性菌则只有较薄的肽聚糖层,外面还多了一层外膜;蓝细菌大约在$24$亿年前发明了产氧光合作用,它们的后代如今仍以叶绿体的形式存续着。
Key Insight
抗生素耐药性是自然选择在实时发生的一个例证,而且被水平基因转移大大加速了,这种转移方式使一个耐药基因能够在毫不相关的物种之间一步跨越,而不必等待新突变的出现;为感冒服用抗生素毫无用处,却仍然可能助长耐药细菌的演化,因为感冒是由病毒引起的。