細(xì)菌是一種神奇的微小生物。本書通過淺顯的語言,配以漫畫和插圖,講述作為敵人的細(xì)菌如何致人疾患、肆虐生靈和“草菅人命”,告訴你發(fā)生在人類與細(xì)菌之間的驚心動魄的“永恒戰(zhàn)爭”。你或許還不知道:致病細(xì)菌入侵人體的武器裝備和攻擊人體的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)如此精良;奮然阻擊入侵者的人體免疫系統(tǒng)如此迅速和有效地在體內(nèi)展開著無聲大戰(zhàn);“神藥”青霉素和鏈霉素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用如此光彩奪目;科學(xué)家針對敵情設(shè)計(jì)的藥物能夠做到知己知彼百戰(zhàn)不殆,但道高一尺魔高一丈的狡猾細(xì)菌為了躲避藥物追殺策動的反擊又如此猖狂,究竟鹿死誰手......
本書還講述作為朋友的細(xì)菌如何造福人類:與人體和平共處相得益彰的有益菌對于保障身體健康不可缺或,后化石時(shí)代的生物能源和生物冶煉,美味可口的發(fā)酵食品,等等。
本書是由微生物藥物專家歷經(jīng)多年撰寫的科普作品,注重用科普的語言、生動的圖片展示細(xì)菌世界的方方面面,是近年來難得的科普佳作。
第一章 揭秘細(xì)菌001
細(xì)菌長什么樣? / 003
球菌 / 003
桿菌 / 004
螺旋菌 / 005
細(xì)菌有多大 / 006
最大的細(xì)菌 / 007
最小的細(xì)菌 / 008
無處不在的“小精靈” / 009
人體細(xì)菌知多少 / 009
潛伏在水中的細(xì)菌 / 015
駐扎在土壤里的細(xì)菌 / 017
飄浮在空中的細(xì)菌 / 018
細(xì)菌有“五臟六腑”嗎 / 020
猶如“胡須”的菌毛 / 020
猶如“辮子”的鞭毛 / 021
猶如“防彈衣”的莢膜 / 021
猶如“蛋黃”的遺傳物質(zhì)染色體DNA / 021
猶如“蛋殼”的細(xì)胞壁 / 021
猶如“糖衣”的細(xì)胞膜 / 024
多樣的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含物 / 024
蛋白質(zhì)合成場所——核糖體 / 024
“休眠體”芽孢 / 025
細(xì)菌是如何“生兒育女”的 / 025
菌落—裸眼看到的細(xì)菌大部隊(duì) / 026
人類是如何發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識細(xì)菌的 / 027
開山鼻祖—列文·虎克 / 028
微生物學(xué)的奠基人—巴斯德 / 030
細(xì)菌學(xué)的開拓者—科赫 / 036
第二章 是朋友,還是敵人?040
細(xì)菌是人類可親可愛的朋友 / 042
與人體友好相處 / 042
現(xiàn)代工業(yè)中屢建功勛 / 043
風(fēng)味食品中作貢獻(xiàn) / 054
現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中發(fā)揮奇效 / 056
環(huán)境治理和保護(hù)中見實(shí)效 / 063
后石油時(shí)代的新能源 / 069
有待發(fā)現(xiàn)和發(fā)明的細(xì)菌朋友 / 075
細(xì)菌是人類可憎可恨的敵人 / 080
可怕的“白色粉末”—炭疽芽孢桿菌 / 081
19世紀(jì)的世界病—霍亂 / 084
黑色妖魔—鼠疫 / 085
白色瘟疫—結(jié)核分枝桿菌 / 087
麻風(fēng)病是天譴? / 089
“傷寒瑪麗” / 092
逐漸被人淡忘的傳染病—白喉 / 095
化膿性細(xì)菌 / 096
消化道致病菌 / 100
產(chǎn)毒素的專性厭氧芽孢桿菌 / 104
人畜共患的致病菌 / 107
隱藏在水管中的軍團(tuán)菌 / 110
新的敵人—大腸桿菌O157、O104:H4,“超級細(xì)菌”…… / 111
第三章 一場發(fā)生在人體內(nèi)的無聲大戰(zhàn)116
細(xì)菌入侵人體的“路線” / 117
從呼吸道入侵 / 118
從消化道入侵 / 118
從皮膚傷口入侵 / 118
從泌尿生殖道入侵 / 118
通過昆蟲入侵 / 118
細(xì)菌入侵人體的“戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)” / 119
依靠“胡須”菌毛入侵“陣地” / 119
依靠“防彈衣”莢膜抵御“我軍”的追殺 / 120
釋放“導(dǎo)彈”酶突破人體的“堡壘” / 121
細(xì)菌使人生病的“致命武器” / 122
外毒素 / 123
內(nèi)毒素 / 125
奮然狙擊“入侵者”的人體免疫系統(tǒng) / 127
抵御細(xì)菌入侵的“第一道防線” / 129
抵御細(xì)菌入侵的“第二道防線” / 132
抵御細(xì)菌入侵的“第三道防線” / 136
免疫“戰(zhàn)爭”的結(jié)局 / 139
第四章 一部艱苦卓絕的抗菌史143
“石器時(shí)代”的抗菌治療 / 144
為何古人對銀和銅情有獨(dú)鐘? / 144
為何端午節(jié)要掛艾草? / 149
刮痧和針灸 / 155
功不可沒的免疫防治 / 157
免疫預(yù)防的先驅(qū)—種痘術(shù) / 158
毒力減弱的“敵人”是我們的朋友 / 160
讓“敵人”為我們做事 / 166
橫空出世的磺胺 / 169
被迫放棄諾貝爾獎金的科學(xué)家 / 169
紅色染料—“百浪多息” / 170
最高的獎賞—救了女兒 / 172
保持持久戰(zhàn)斗力的“磺胺家族” / 173
所向披靡的青霉素 / 174
機(jī)遇眷顧有準(zhǔn)備的人 / 174
外部環(huán)境是催生成功不可或缺的要素 / 182
所向披靡的青霉素 / 184
偉人也是凡人 / 185
意義非凡的鏈霉素 / 187
“神藥的發(fā)現(xiàn)”與科學(xué)界的“恩怨” / 188
研究興趣廣泛的科學(xué)家 / 193
鏈霉素的應(yīng)用 / 196
放線菌—產(chǎn)生抗生素的最為重要的資源 / 197
抗生素治療的黃金時(shí)代 / 200
抗菌武器層出不窮 / 201
讓武器的威力加倍 / 202
“凡藥三分毒” / 205
第五章 一場曠日持久的拉鋸戰(zhàn)213
藥物追殺細(xì)菌的“戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)” / 214
知己知彼 百戰(zhàn)不殆 / 214
攻克細(xì)菌的“城墻” / 217
扼住細(xì)菌的“咽喉要道” / 218
占領(lǐng)細(xì)菌的“司令部” / 219
破壞“密令”的抄錄 / 221
伏擊蛋白質(zhì)“加工廠” / 222
攔截細(xì)菌的“糧草搬運(yùn)工” / 225
細(xì)菌對藥物的抵抗與反擊—耐藥性 / 226
耐藥細(xì)菌的發(fā)生和發(fā)展 / 227
濫用抗生素是導(dǎo)致細(xì)菌耐藥性的罪魁禍?zhǔn)?/ 228
“移花接木”催生“超級細(xì)菌” / 234
戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)之一—改變構(gòu)建細(xì)菌“城墻”的材料 / 238
戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)之二—培養(yǎng)新的城墻“建筑師” / 239
戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)之三—破壞子彈的殺傷力 / 240
戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)之四—巧妙偽裝進(jìn)攻點(diǎn),讓火力難以到達(dá) / 241
戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)之五—加固要道防守,減少子彈進(jìn)入 / 243
戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)之六—制造外排泵,把進(jìn)入細(xì)胞的子彈運(yùn)出去 / 243
戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)之七—群體聚集,制造刀槍不入的防彈外衣 / 244
第六章 鹿死誰手 戰(zhàn)爭還在繼續(xù)247
嚴(yán)密監(jiān)測 實(shí)時(shí)掌握敵情 / 250
美國的行動計(jì)劃 / 250
我國的“敵情”監(jiān)測報(bào)告 / 250
合理使用兵力 遏制敵情擴(kuò)散 / 254
世界衛(wèi)生組織的細(xì)菌耐藥性全球戰(zhàn)略 / 254
合理使用兵力 遏制敵情擴(kuò)散 / 256
從食物鏈起點(diǎn)防范 減少抗菌藥物在動物中的使用 / 258
克敵制勝 不斷發(fā)明新的武器裝備 / 260
策略1:擴(kuò)大微生物資源 尋找新的抗生素 / 260
策略2:從植物中篩選新的抗生素 / 266
策略3:從動物中篩選新的抗生素 / 267
策略4:化學(xué)合成全新結(jié)構(gòu)的抗菌藥物 / 269
策略5:解除細(xì)菌攻擊藥物的武器裝備 / 270
策略6:尋找多重殺菌機(jī)制和作用于新靶位的抗菌藥物 / 274
策略7:利用組學(xué)成果尋找新抗生素 / 275
跋 / 276
序言
細(xì)菌為微生物中的一類,形狀細(xì)短,結(jié)構(gòu)簡單,是自然界分布最廣、個(gè)體數(shù)量最多的生命體。細(xì)菌對人類、動物和環(huán)境既有危害也有益處,既有像對抗生素產(chǎn)生高度耐藥、致人疾患、威脅人類生命健康的“超級細(xì)菌”,又有像雙歧桿菌這樣有助于維護(hù)人體腸道菌群平衡、抵御病原菌的“患難之交”。客觀、生動地展示細(xì)菌的本來面目,加深民眾對細(xì)菌這一微小神奇生命的了解,我國科普大師高士其在這方面做過重要的貢獻(xiàn),他以《細(xì)菌的衣食住行》、《細(xì)菌世界歷險(xiǎn)記》等一系列科普小品喚起了人們對細(xì)菌的廣泛關(guān)注。
陳代杰教授從事微生物藥物研究開發(fā)與教育工作30多年,在細(xì)菌耐藥性研究及抗生素藥物創(chuàng)制方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),取得了重要的成果,他在著書立說方面筆耕不輟。他筆下的《細(xì)菌簡史—與人類的永恒博弈》一書講述的就是作為人類敵人的細(xì)菌如何致人疾患、肆虐生靈和“草菅人命”,作為朋友的細(xì)菌又是如何造福人類、惠及衣食住行。全書圖文并茂,深入淺出,讀來有一種開卷有益之感。
近年來,我國科普佳作尤少,陳教授的這本科普作品是這方面的有益嘗試,或許能成為宣傳細(xì)菌知識的利器,遂欣然作序。
中國科協(xié)主席 韓啟德
致親愛的讀者
我一直以為,作為一名科研工作者,在做好研究工作的同時(shí),有義務(wù)將自己的所知、所得、所悟,借助輕松的筆調(diào)介紹給普通讀者,從而加強(qiáng)科學(xué)家和社會大眾的聯(lián)系,使科學(xué)知識走出象牙塔與圖書館,進(jìn)入渴望獲取它的每一個(gè)人的心里。
基于自己長期工作的研究領(lǐng)域和興趣,想寫一本有關(guān)細(xì)菌與藥物的科學(xué)小品由來已久。十三年前華東理工大學(xué)出版社出版了筆者的拙作《抗菌藥物與細(xì)菌耐藥性》,該書內(nèi)容專業(yè)性很強(qiáng),但從科學(xué)普及的角度來看,其實(shí)講的是發(fā)生在人類與細(xì)菌之間一場曠日持久、永無休止的戰(zhàn)爭。本想以此為主題來撰寫這本小品,但是隨著構(gòu)思的不斷深入和完善,我愈來愈感到如果只是這樣寫的話,似乎對細(xì)菌不公平,因?yàn)榧?xì)菌除了作為敵人危及人類生命外,細(xì)菌也作為朋友為人類的文明和進(jìn)步作出了“彪炳史冊”的貢獻(xiàn)。以細(xì)菌與人類的戰(zhàn)爭為主線,兼顧細(xì)菌對人類的貢獻(xiàn),才是對細(xì)菌這個(gè)微小精靈應(yīng)持有的更公正態(tài)度,進(jìn)而也為讀者了解細(xì)菌與人類“功過是非”的辯證關(guān)系打開方便之門。
為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)夙愿,十多年前我就開始陸續(xù)收集各種有關(guān)生命科學(xué)、藥學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的科普作品。一來看看自己的構(gòu)思是否與它們“撞車”,是否有付梓出版之價(jià)值;二來學(xué)習(xí)探索科普作品或大眾作品的寫作模式,從而對自己的能力做一個(gè)客觀的評價(jià),看看能不能勝任這份并不輕松的創(chuàng)作挑戰(zhàn)。我想作為一本優(yōu)秀的科普作品,一定要在作者深刻領(lǐng)會那些深奧的科學(xué)理論、繁復(fù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)論證的基礎(chǔ)上,以精彩的文筆恰如其分地描述科學(xué)事實(shí)和科學(xué)道理,讓讀者不僅能一讀就懂,而且能牢記在心,在親身受益的同時(shí)最終自覺傳播給其他人。顯然,達(dá)到這樣的效果著實(shí)不易。
“細(xì)菌”這個(gè)名詞可以說家喻戶曉婦孺皆知。不過,親愛的讀者,請發(fā)自內(nèi)心地問一問,你對它到底了解多少?也許當(dāng)你一聽到細(xì)菌兩字,就會自然地與疾病聯(lián)系起來,對細(xì)菌的猙獰面目“毛骨悚然”。不錯(cuò),本書主要講述的就是作為敵人的細(xì)菌是如何致人疾患、肆虐生靈和“草菅人命”的,告訴你發(fā)生在人類與細(xì)菌之間的驚心動魄的“永恒戰(zhàn)爭”。你會驚奇地發(fā)現(xiàn):致病細(xì)菌入侵人體的武器裝備和攻擊人體的戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)如此精良;奮然阻擊入侵者的人體免疫系統(tǒng)如此迅速和有效地在體內(nèi)展開著無聲大戰(zhàn);“神藥”青霉素和鏈霉素的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用如此光彩奪目;科學(xué)家針對敵情設(shè)計(jì)的藥物能夠做到知己知彼百戰(zhàn)不殆,但道高一尺魔高一丈的狡猾細(xì)菌為了躲避藥物追殺策動的反擊又如此猖狂,讓你既喜還憂,驚心動魄;人類為了贏得這場戰(zhàn)爭的勝利,一直在與威脅人類生命健康、“刀槍不入”的超級細(xì)菌展開著殊死的攻堅(jiān)戰(zhàn)役,究竟鹿死誰手……親愛的讀者,你也許不曾知道,其實(shí)很多細(xì)菌是人類的諍友。沒有細(xì)菌就沒有生生不息的人類生命,就沒有日新月異的社會進(jìn)步,也沒有五彩繽紛的大千世界。因此,本書還要講述作為朋友的細(xì)菌如何造福人類。讀者可以清晰地看到:與人體和平共處相得益彰的有益菌對于保障身體健康不可或缺,用于防病治病的微生物藥物和微生態(tài)制劑,后化石時(shí)代的生物能源和生物冶煉,美味可口的發(fā)酵食品,現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的生物防治、生物肥料和生物飼料,環(huán)境保護(hù)和環(huán)境修復(fù)中的生物降解和生物治理等無不都是細(xì)菌的“豐功偉績”。
親愛的讀者,當(dāng)你讀完這本書,你會真正感知細(xì)菌的可親可愛和可憎可恨,感知人類發(fā)現(xiàn)細(xì)菌、利用細(xì)菌、征服細(xì)菌的聰明才智和無比勇氣,進(jìn)而評判細(xì)菌與人類之間博弈的功過是非,并斷言誰將是最后的勝者;同時(shí),當(dāng)你讀完這本書,也必將更加理性和正確地面對當(dāng)細(xì)菌侵襲機(jī)體時(shí)如何配合醫(yī)生共同對付“敵人”,也希望你能把這些知識結(jié)合你的切身體會傳遞給家人和朋友,讓我們多一份智慧。相信這是一本值得你一讀并備于案頭的讀物。
撰寫這本科學(xué)小品,得益于許多人的支持,采納了不少很好的建議。最早,上海交通大學(xué)和上海醫(yī)藥工業(yè)研究院微生物與生化藥學(xué)專業(yè)2003級研究生為完善本書出謀劃策,并協(xié)助查閱了部分文獻(xiàn),嘗試撰寫了部分內(nèi)容;后來,上海交通大學(xué)錢秀萍老師的加盟使本書更趨系統(tǒng)性和條理性以及可讀性;再后來具有良好生物學(xué)背景的業(yè)余畫家薛原楷的加盟使許多呆板的文字變成栩栩如生的動人畫面,以及華東師范大學(xué)的倪兵老師和上海來益生物藥物研發(fā)中心的殷瑜老師幫助制作了很多電鏡和光鏡照片;同時(shí),在本書中還引用了由本人和戈梅老師主編的《生物產(chǎn)業(yè)科普》中的一些圖片,以及使用了一些好友提供的照片等,在此一并表示衷心的感謝;瘜W(xué)工業(yè)出版社的相關(guān)人員,憑借他們淵博的學(xué)識和豐富的出版經(jīng)驗(yàn),不斷提出修改和完善的建議,并以他們的熱情鼓勵促進(jìn)作者完成創(chuàng)作。
由于作者知識面有限,書中可能存在不妥甚至訛誤,懇請讀者不吝賜教。
編著者
2014年9月