煎蛋科学第66期：微生物和人

第66期，微生物和人

很久没有更新了，就先闲聊几句最近发生的新鲜事。最近很多城市都封控了，每天微信上的关键词不是核酸就是绿码。有听友关心蛋博士，问蛋博士是不是在北京，谢谢关心，蛋博士不在北京但确实有很多朋友和同学都在北京，所以我就去关心了一下他们，他们都还行。最近看一些节目中有伊利舒化奶好吸收的广告，说是最适合中国人喝，那蛋博士肯定得去较真。查了一下发现中国人还真的是很多乳糖不耐受，不同的期刊和论述略有差别，但中国成年人乳糖不耐受的比例确实非常高，一般的数字是接近90%，注意这里说的乳糖不耐受不是一个状态，而是无数个状态，只要奶制品里的乳糖不能被完全吸收，那么就叫做乳糖不耐受，你能吸收90%也算是不耐受，而且乳糖不耐受除了肚子不太舒服以外也没有什么其他害处，所以很多人其实是不在意的。当然美国也不少，大部分统计报道也有50%左右。最近还有个比较火的问题，其实跟我们的节目有点关系，很多讨论为什么现在很多名校博士毕业生都去做科普了？我们在聊博士那一期其实讲过，在几十年前博士毕业生少的时候，博士毕业生还是以去高校任教搞科研为主，现在博士毕业生很多，而高校的科研教学岗相对没有那么多，很多博士比如蛋博士就会选择去公司做科研。蛋博士毕业的学校，也是很好的学校了，物理系一个教授职位1000多人竞争一个职位。在这种大环境下，其实名校博士毕业做科普自媒体对博士，对普通人，和对整个科研工作的进步都是有好处的。自媒体能让博士们有些收入，而这些媒体让普通大众有一个更加可信的信息渠道，同时还增加了科研工作的曝光率，可以说是三赢。当然蛋博士并不算是一个合格的科普博主，蛋博士主要也就是为了让大家可以有一个可信的信息渠道，其他的目前还做不到。蛋博士还发现最近有其他博主来蛋博士的节目下面宣传他们自己的作品，说实在的，我们这节目竟然还有人蹭热度，啥眼神啊？尽管还有点小激动，但是我还是删除了这些评论。蛋博士从来不吝啬推荐一些我认为好的科普博主，比如李永乐老师，但是为了保证我们节目的公正性，我们尽量不宣传任何和节目无关的内容。

说回这期节目的主题，微生物和人。这个问题是一位节目听众，Florance Lee提供的，说希望讲讲“病毒”和“细菌”对人们生活的影响和意义，其实就是统称微生物和人的关系。我们之前在讲病毒的那几期已经详细讲述了病毒传播和治疗，这一期我们就来总的讲讲细菌和其他微生物以及和人的关系。微生物，microorganism，就基本是直译过来的，凡是小的生物都可以叫微生物。关于小其实没有一个明确的定义，但是一般认为是无法用肉眼观察的，也就是说，至少得比头发丝要小，所以再怎么样也不能超过100um吧。微生物是对这一类生物的统称，但是实际上，就拿病毒来说，已知的病毒数量就以及有5000多种了，细菌更多。比较官方的微生物的分类是细菌，古菌，真核生物，和非细胞生物。原核生物和真核生物，上过高中生物的朋友应该都知道，人体细胞都是真核细胞，结构都很复杂，有很多我们根本不愿意记但是高考还非得考的细胞器，高尔基体，内质网，不过庆幸吧，因为现在需要记的更多，我们对于细胞的理解还是在不断完善的。原核生物一般没有细胞内膜，没有核膜包裹的成型细胞核，没有染色体，DNA链未螺旋并且以游離的形式存在於細胞質中，细胞质内也无任何有膜的细胞器。在上个世纪，细菌和古菌都是被归为原核微生物的，但是现在细菌和古菌被单独分隔成域，和真核生物一起成为三域系统，下面才是门刚目科属种。古菌看起来和细菌更相似，但是实际上细胞功能和真核生物更相似，能够有一些比较复杂的真核生物才有的功能，比如光合作用，固碳，甚至是无性生殖。真核生物那就更多了，真菌，藻类等等都算是微生物。最后一个种类，非细胞生物，这就厉害了，你都没法判断到底是不是生物，实际上，现在科学家还是有争论的，其中最著名的就是病毒，病毒非常简单，就一段遗传物质，DNA或者RNA，然后一个蛋白质壳，不生长，不排泄，没有细胞结构。但是你要说它不是生物，有些大型的病毒，比如拟菌病毒，又可以合成蛋白。但是这不是我们关心的话题，我们只需要知道这么四大种类就够了。

微生物的基础知识就这么多了。我们来说说微生物的特点，首先肯定是，小。小指的是体积小，但是实际上他们的比表面积，也就是表面积和体积的比例并不小。这个特性使得微生物很多时候用来当作微型工厂，制造化学品，这个效率是很惊人的，因为一般化学生产的转化率都不高，原因是反应器比较大，反应物很多时候混合不均匀或者根本接触不到催化剂，但是微生物这么小，完全不用担心这些问题。产物比较常见的是乙醇和糖类，这些都是微生物常见的代谢产物。乙醇，不知道大家想到了什么，酒厂。不知道有没有爱喝酒的朋友，酿酒就是微生物最被大众熟知的用途。第二个特点，生长和代谢快，这也是微生物能成为微型工厂的原因之一，乳糖菌一小时就能分解自身重量几千倍的乳糖，想想，人一小时能搬多少砖。最后一个特点就是变异快和适应性强，这点也使得目前存在的微生物千变万化，而且分布极广。我们之前讲过人的基因要想形成有效突变是很难的，各种纠错机制上来，一下就给揪出来了。但是微生物没这么多复杂的机制，突变很多都能形成有意义的改变，用以适应周围的环境。既然微生物这么简单，那么相比人类这么复杂的生物，必然是出现的更早，而且不是一般的早。我们刚刚说到的微生物四大种类之一的古菌，大家不要以为是古时候的菌，这比我们人类的古时候要古多了，古菌存在至少有几十亿年了，广泛分布在地球的各个地方，很多地理上著名的景点都是古菌帮忙形成的，比如黄石公园的牵牛花温泉有黄色的部分。当然人体内也是有古菌的，比如产甲烷菌。除了古菌，人体肠道内还有很多细菌，这些细菌的存在帮助人体消化吸收，所以我们才能生长的更加健康，所以有益生菌这个词，人体肠道细菌大部分都是依赖人体生存的，人体环境好，他们也开心。

目前人类发现的古菌中还没有病原体，也就是能产生疾病的，细菌除了益生菌以外，也确实有很多能够导致传染病的，我们熟知的细菌性感冒，细菌性肺炎，包括鼠疫和霍乱，都是细菌引起的。那么病毒怎么样呢？我们熟知的病毒，听这名字就不怎么样，感觉是又有毒又能引起疾病，那有没有对人体有用或者有益的病毒呢？有用的病毒那就多了，比如目前被广泛用于疫苗开发的腺病毒，是及其有用的基因治疗载体。有益的病毒确实不多，如果实在要找个例子，那么可能是刚发现不久的内源性逆转录病毒。这是发表在科学上面的一篇文章提到的（doi: 10.1126/science.346.6216.1486），里面也有不少蛋博士认识的西南医学中心的朋友。这种病毒的基因早就被整合到了人类基因序列里面，早期被认为没什么用，但是后来发现和人类妊娠和免疫系统的正常工作都有关系。