4.2.1 “见微知著”的由来
中国的成语是通过经典事例和丰富阅历提炼出的普遍性道理，是具有高度概括性的民族智慧的体现。仅以我们谈论的微观世界为例，与微字有关的成语，就足以说明微观世界的重要。首先说“微不足道”，这是人们忽视微小事物的一个理由。太小的事情，不足以谈论，“不足挂齿”。生活中确有某些事例，一些小事情，细枝末节，让人们觉得不必要去计较，不用花费时间或精力去应付。但是，更多事例恰恰相反，表面上看起来是小事，但实际上是不可以忽视的预兆，如果抱着微不足道的心态，就要出大问题。所以，中国就有“见微知著”和“防微杜渐”这样的成语，提醒人们千万不要忽略了这个“微”字。
“见微知著”语出唐代介绍阴阳五行家的书《范子》：“计然者；葵丘濮上人……少而明；学阴阳；见微知著；其志沈沈；不肯自显；天下莫知。”说的是计然这个人从小聪明，学习阴阳之术，可以从微小的细节推算出大的趋势，意志深沉而不愿显露，所以，世上的人都不知道他。此后，见微知著就成为一句流行的成语，用来形容通过对细微事物的观察来判断大的趋势或变化的行为或能力，也用来说明看起来微不足道的行为或事件会带来极大的危险或损害。前面说到的验血的经历也好，扁鹊的故事也好，都是见微知著的例子。而这些例子中的主角，正是一种看不见却摸得着的小东西。它们直到今天，仍然在威胁着人类的生命和健康。这种小东西就是病菌和病毒。
为什么说看不见却摸得着呢？这些细菌的传染途径之一就是我们用手去拿了带细菌的东西，没有洗手就拿东西吃，结果就被传染了。
人类在没有认识细菌之前，曾经多次受到病菌的大规模侵害，饱受瘟疫灾害之苦，其中最为典型的就是黑死病。
黑死病是人类历史上最严重的瘟疫之一，起源于亚洲西南部，约在1340年代散布到欧洲，而“黑死病”之名是当时欧洲的称呼。这场瘟疫在全世界造成了大约7500万人死亡，其中2500万为欧洲人。根据估计，中世纪欧洲约有1/3的人死于黑死病。这种病的典型症状之一就是患者的皮肤上会出现许多黑斑，所以，这种特殊瘟疫被人们称为“黑死病”。对于那些感染上该病的患者来说，痛苦的死去几乎是无法避免的，没有任何治愈的可能。
由于没有有效的治疗方法，这种急性传染病多次侵袭欧洲，直到1700年代为止，期间造成的死亡情形与严重程度各不相同。较晚的几次大流行包括1629～1631年的意大利瘟疫、1665～1666年的伦敦大瘟疫、1679年的维也纳大瘟疫、1720～1722年的马赛大瘟疫，以及1771年的莫斯科瘟疫。
黑死病对欧洲人口造成了严重影响，改变了欧洲的社会结构，动摇了当时支配欧洲的罗马天主教教会的地位，并因此使得一些少数族群受到迫害，如犹太人、穆斯林、外国人、乞丐以及麻风病患者。生存与否的不确定性使得人们产生了一种“活在当下”的情绪，如同薄伽丘在《十日谈》中所描绘的一般。
从纪录对于黑死病的历史中，可以看到有一些关于淋巴腺肿的描述，与19世纪发生于亚洲的淋巴腺鼠疫相似。这使得科学家与历史学家推测，自12世纪开始的黑死病与鼠疫相同，皆是由一种称为鼠疫杆菌的细菌所造成。这些细菌寄生于跳蚤身上，并借由黑鼠等动物进行传播。
有一种传说在1346年蒙古军队进攻黑海港口城市卡法时，用抛石机将患鼠疫而死的人的尸体抛进城内。这是人类历史上第一次采用的细菌战。鼠疫原产中亚，其携带者是土拨鼠。1348年，一种被称为瘟疫的流行病开始在欧洲各地扩散。该病从中国沿着商队贸易路线传到中东，然后由船舶带到欧洲。
这种由细菌引起的传染病在今天仍有发现而且同样危险。这种病菌由跳蚤的唾液所携带，带疫的跳蚤可能是先吸到受到感染的老鼠血液，等老鼠死后，再跳到人身上，透过血液把细菌传染到人体内。受感染的人会高烧不退且精神错乱。很多人在感染后的48小时内就死掉，但亦有少数人能够抵抗这种传染病且存活下来，那是因为他们的体内产生了抗体，最终战胜了细菌。
细菌对人类和动物都有危害。一些细菌成为病原体，导致了破伤风、伤寒、肺炎、梅毒、霍乱和肺结核。在植物中，细菌导致叶斑病、火疫病和萎蔫，感染方式包括接触、空气传播、食物、水和带菌微生物。这种看不见却摸得着的细菌的危险，是直到列文虎克发明显微镜并第一个观测到微生物后，才被揭露出来的。此后，人们制造出各种抗生素，用来杀死细菌，治病救人。
当然，细菌也并非都是致病的罪魁祸首，也有其有用的一面，我们应对此有清楚的了解，以免冤枉了细菌。因此，我们有必要说一下细菌有益的一面。
4.2.2 细菌与生物链
大部分细菌处在生物链的最底层，生活在微观世界里。这些细菌既是消费者也是生产者。例如，硫细菌、铁细菌等，属于合成型生产者，可以利用无机物硫、铁等制造自身需要的有机物。而根瘤菌则是消费者，它们与豆科植物互利共生，消耗豆科植物光合作用所生产的有机物。当然，细菌最主要的作用还是分解，如果没有细菌、真菌等微生物，世界将被动、植物的遗体所淹没。
细菌通常与酵母菌及其他种类的真菌一起用于发酵食物，如在醋的传统酿制过程中，就是利用空气中的醋酸菌使酒转变成醋。其他利用细菌制造的食品还有奶酪、泡菜、酱油、醋、酒、酸奶等。细菌也能够分泌多种抗生素，如链霉素即是由链霉菌所分泌的。
细菌能降解多种有机化合物的能力也常被用来清除污染，称做生物复育。举例来说，科学家利用嗜甲烷菌来分解美国佐治亚州的三氯乙烯和四氯乙烯污染。
细菌也对人类活动有很大的影响。一方面，细菌是许多疾病的病原体，包括肺结核、淋病、炭疽病、梅毒、鼠疫、沙眼等疾病都是由细菌所引起的。然而，人类也时常利用细菌，如奶酪及酸奶的制作、部分抗生素的制造、废水的处理等，都与细菌有关。在生物科技领域中，细菌也有着广泛的运用。就是在我们人体内，也生活着有益的细菌。
4.2.3 身体内的有益细菌
人的大肠内的细菌靠分解小肠内部的废弃物生活。由于这些东西不可消化，人体系统拒绝处理它们。这些细菌自己装备有一系列的酶和新陈代谢的通道。这样，它们能够继续把遗留的有机化合物进行分解。它们中的大多数的工作都是分解植物中的碳水化合物。大肠内的大部分细菌是厌氧性的细菌，它们在没有氧气的状态下生活。它们不是呼出和呼入氧气，而是通过把大分子的碳水化合物分解成为小的脂肪酸分子和二氧化碳来获得能量。这一过程称为“发酵”。
一些脂肪酸通过大肠的肠壁被重新吸收，这会给我们提供额外的能源。剩余的脂肪酸帮助细菌迅速生长。其速度之快可以使它们在每20分钟内繁殖一次。因为它们合成的一些维生素B和维生素K比它们需要的多，所以，它们非常慷慨地把多余的维生素供应给它们这个群体中其他的生物，也提供给你——它们的宿主。尽管你不能自己生产这些维生素，但你可以依靠这些对你非常友好的细菌来源源不断地供应给你。如果我们不恰当地使用抗生素，特别是服用杀灭厌氧菌的抗菌素，当过量使用时，会给自己肠道的有益菌群也造成伤害，从而出现菌群失调性消化不良，不是腹泻，就是便秘。这时候，当你听到医生对你的讲解后，就知道有益细菌的重要性了。
科学家们现在已经搞清楚了人体中不同的细菌之间的复杂关系，以及它们同人这个主人之间的相互作用。这是一个动态的系统，随着主人（生物学中称为宿主）在饮食结构和年龄上的变化，这一系统也做出相应的调整。你一出生就开始在体内汇集你所选择的细菌的种类。当你的饮食结构从母乳变为牛奶，又变成不同的固体食物时，你体内的菌群会跟着发生变化，每次变化都会有新的细菌来扮演主要角色。
积聚在大肠壁上的细菌是经历过艰难旅程后的幸存者。从口腔开始经过小肠，他们受到消化酶和强酸的袭击。那些在完成旅行后而安然无恙的细菌在到达时会遇到更多的障碍。要想生长，它们必须同已经住在那里的细菌争夺空间和营养。幸运的是，这些“友好的”细菌能够非常熟练地把自己粘贴到大肠壁上任何可利用的地方。这些友好的细菌中的一些可以产生酸和被称为“细菌素”的抗菌化合物。这些细菌素可以帮助抵御那些令人讨厌的细菌的侵袭。这些友好的细菌能够控制更危险的细菌的数量，增加人们对“前生命期”食物的兴趣。这种食物含有培养菌，酸奶就是其中的一种。在你喝下一瓶酸奶的时候，检查一下标签，看一看哪种细菌将会成为你体内的下一批客人，这就是益生菌。
现在你再也不会看不起这些看不见的小家伙了吧。它们的本领还不只这些呢。
4.2.4 细菌发电
你有没有听说过细菌发电？可能很少有人听说。这可不是利用细菌产生沼气，而是直接利用细菌作为电池能源。在能源紧张的现代，开发新能源是人类重要的课题。因此，科学家也动起了细菌的脑筋。在获得了一些进展以后，有生物学家预言，21世纪将是细菌发电造福人类的时代。
说起细菌发电，可以追溯到1910年。英国植物学家利用铂作为电极放进大肠杆菌的培养液里，成功地制造出世界上第一个细菌电池。1984年，美国科学家设计出一种太空飞船使用的细菌电池，其电极的活性物质是宇航员的尿液和活细菌。不过，那时的细菌电池放电效率较低。到了20世纪80年代末，细菌发电才有了重大突破。英国化学家让细菌在电池组里分解分子，以释放电子向阳极运动产生电能。其方法是在糖液中添加某些诸如染料之类的芳香族化合物作为稀释液，来提高生物系统输送电子的能力。在细菌发电期间，还要往电池里不断地充气，用以搅拌细菌培养液和氧化物质的混合物。据计算，利用这种细菌电池，每100克糖可获得300多度（Ah）的电能，其效率可达40%，远远高于现在使用的电池的效率，而且还有10%的潜力可挖掘。只要不断地往电池里添入糖就可获得2安培电流，且能持续数月之久。
利用细菌发电原理，还可以建立细菌发电站。在10m的容器里充满细菌培养液，就可建立一个1000kW的细菌发电站，每小时的耗糖量为200kg，发电成本是高了一些，但这是一种不会污染环境的绿色电站。如果进一步进行开发，完全有可能利用其他生物废料转化为糖而降低发电成本。例如，用锯末、秸秆、落叶等废弃的有机物的水解物来代替糖液是完全可能的。因此，细菌发电的前景十分诱人。
现在，各发达国家在研究细菌发电方面如八仙过海，各显神通。美国设计出一种综合细菌电池，是由电池里的单细胞藻类首先利用太阳光将二氧化碳和水转化为糖，然后再让细菌利用这些糖来发电；日本将两种细菌放入电池的特制糖浆中，让一种细菌吞食糖浆产生醋酸和有机酸，而让另一种细菌将这些酸类转化成氢气，由氢气进入磷酸燃料电池发电；英国则发明出一种以甲醇为电池液、以醇脱氢酶铂金为电极的细菌电池。
另外，人们还惊奇地发现，细菌还具有捕捉太阳能并把它直接转化成电能的“特异功能”。最近，美国科学家在死海和大盐湖里找到一种嗜盐杆菌。它们含有一种紫色素，它在把所接受的大约10%的阳光转化成化学物质时，即可产生电荷。科学家们利用它们制造出一个小型实验性太阳能细菌电池，结果证明是可以用嗜盐性细菌来发电的。用盐代替糖，其成本就大大降低了。由此可见，让细菌为人类供电已不是遥远的设想。
4.2.5 抗菌素与细菌的变异
当然，在许多时候，细菌也给人类带来了很多的麻烦。一些由细菌传染的疾病又流行起来，成为现代人面临的麻烦之一。作为生命微观世界的重要成员，细菌具有根据自组装原理改变自己以适应环境的能力，这就是变异能力。
在抗菌素被发明以来，人类已经开始进入滥用抗菌素的时代。发明抗菌素的早期，特别是青霉素发明以后，人类曾经有过控制许多细菌传染疾病的成就感。例如，一度夺去大量人类生命的肺结核几乎被消灭。但是，没过多久，细菌就从这最初的毁灭性打击中慢慢恢复过来，在与抗菌素搏斗而大量死去的细菌尸体中，残存的细菌将自己抵抗抗菌素的信息传给了子孙，一代一代地传下来，终于出现了可以抵抗一定剂量抗菌素的新菌种。这对细菌是好消息，对人类却是坏透了的消息。发生变异的细菌又可以重新在人体内胡作非为，危害人们的生命。
抗菌素是细菌、真菌等微生物在生长过程中为了生存竞争需要而产生的化学物质。这种物质可保证其自身生存，同时还可杀灭或抑制其他细菌。人类充分利用了后一点，将抗菌素广泛应用于临床，使人类平均寿命延长15年以上。应该讲抗菌素的发现和使用是21世纪医学史上一件大事。但抗菌素并不是“万能药”，它对引起普通感冒的病毒几乎无效。20世纪60～90年代，许多临床对照研究也一致表明抗菌素既不能改变普通感冒的病程和转归，也不能因此而有效预防其并发症。所以，无并发症的普通感冒患儿很少需要使用抗菌素。只有当鼻分泌物呈黏稠不透明、持续7～10天无改善或体温持续不退或退后复升、外加血白细胞升高等，考虑并发细菌感染时才需要使用抗菌素。这里使用的抗菌素是指由微生物（包括细菌、真菌、放线菌属）产生、能抑制或杀灭其他微生物的物质。抗菌素分为天然品和人工合成品。天然抗菌素由微生物制成，人工合成抗菌素是对天然抗菌素进行结构改造后获得的部分合成产品。
1981年，我国第四次全国抗生素学术会议指出，近些年来，在抗菌素的作用对象方面，除了抗菌以外，在抗肿瘤、抗病毒、抗原虫、寄生虫和昆虫等领域也有较快发展。有些抗菌素具有抑制某些特异酶的功能，另外一些抗菌素则具有其他的生物活性或生理活性的作用。鉴于“抗菌素”早已越出了抗菌范围，继续使用抗菌素这一名词已不能适应专业的进一步发展，也不符合实际情况。因此，会议决定将抗菌素正式更名为抗生素。
现在，最令人担心的是随着抗生素的广泛应用，细菌的耐药问题越来越严重。因此，病人在治疗中应注意细菌的耐药性问题，决不滥用抗生素。
更重要的是，人类的麻烦还不只是细菌。还有一种比细菌更微小的家伙，危害更大，这就是病毒。
4.2.6 病毒
病毒是比细菌更微小的微生物。前面我们已经提到，它是生命进化过程中一个重要的中介物。在其中一个分支进化以后，病毒作为一种生命形式，一直存活了下来。科考队曾经从南极深海冰层下获取了数亿年前的病毒样本，足见它们确实是早期地球上的生命形式。今天的生命是他们中一个分支进化的结果。
病毒的大小只能以毫微米为测量单位。比起细菌，它结构简单、寄生性严格，可以自身进行繁殖，没有细胞结构，是非细胞型微生物，因此，也称为分子生物，由蛋白质和核酸组成，多数要用电子显微镜才能观察到。
病毒有高度的寄生性，完全依赖宿主细胞的能量和代谢系统，来获取生命活动所需的物质和能量。离开宿主细胞，它只是一个大化学分子，停止活动，可制成蛋白质结晶，成为一个非生命体，遇到宿主细胞它会通过吸附、进入、复制、装配、释放子代病毒而显示典型的生命体特征。所以，病毒是介于生物与非生物之间的一种原始生命体。
现在，有信息说明在外星球也有可能存在着这种大分子，从而为外星生命的存在提供了证据。
认识病毒的意义不仅在于认识了一种生命的最小单位，而更是揭示了许多原来不明确的病症的原因，从而使人类在病理学上有了一个极大的进步。
人们最早是通过病毒导致的疾病来认识病毒的存在的。早在公元前2～3世纪的印度和中国就有了关于天花的记录。但直到19世纪末，病毒才开始逐渐得以被发现和鉴定。
最早记载的植物病毒病是郁金香碎色病。最早有记载的家畜中的病毒病是狂犬病。巴斯德作为微生物发展史上的里程碑式的人物，在1884年发明了狂犬疫苗，对病毒病的防治做出了巨大贡献。
1892年，俄国生物学家伊凡诺夫斯基在研究烟草花叶病时发现，将感染了花叶病的烟草叶的提取液用烛形滤器过滤后，依然能够感染其他烟草。于是他提出这种感染性物质可能是细菌所分泌的一种毒素，但他并未深入研究下去。当时，人们认为所有的感染性物质都能够被过滤除去，并且能够在培养基中生长的，这也是疾病的细菌理论的一部分。
1899年，荷兰微生物学家马丁乌斯·贝杰林克重复了伊凡诺夫斯基的试验，并相信这是一种新的感染性物质。他还观察到这种病原只在分裂细胞中复制。由于他的试验没有显示这种病原的颗粒形态，因此，他称之为可溶的活菌，并进一步命名为“病毒”。贝杰林克认为病毒是以液态形式存在的。但这一看法后来被温德尔·梅雷迪思·斯坦利推翻，他证明了病毒是颗粒状的。
在19世纪末，病毒的特性被认为是感染性、可滤过性和需要活的宿主，也就意味着病毒只能在动物或植物体内生长。
1932年，德国工程师恩斯特·鲁斯卡和马克斯·克诺尔发明了电子显微镜，使得研究者首次得到了病毒形态的照片。1935年，美国生物化学家和病毒学家温德尔·梅雷迪思·斯坦利发现烟草花叶病毒大部分是由蛋白质所组成的，并得到了病毒晶体。随后，他将病毒成功地分离为蛋白质部分和RNA部分。温德尔·斯坦利也因为他的这些发现而获得了1946年的诺贝尔化学奖。
烟草花叶病毒是第一个被结晶的病毒，从而可以通过X射线晶体学的方法来得到其结构细节。第一张病毒的X射线衍射照片是由本奈尔和凡克森于1941年所拍摄的。1955年，通过分析病毒的衍射照片，罗莎琳·富兰克林揭示了病毒的整体结构。同年，弗兰克和威廉姆斯发现将分离纯化的烟草花叶病毒RNA和衣壳蛋白混合在一起后，可以重新组装成具有感染性的病毒。这也揭示了这一简单的机制很可能就是病毒在它们的宿主细胞内的组装过程。
20世纪早期，英国细菌学家发现了可以感染细菌的病毒，并称之为噬菌体。随后，法裔加拿大微生物学家菲力克斯描述了噬菌体的特性：将其加入长满细菌的琼脂固体培养基上，一段时间后会出现由于细菌死亡而留下的空斑。高浓度的病毒悬液会使培养基上的细菌全部死亡，但通过精确的稀释，可以产生可辨认的空斑。通过计算空斑的数量，再乘以稀释倍数，就可以得出溶液中病毒的个数。他们的工作揭开了现代病毒学研究的序幕。
20世纪的下半叶是发现病毒的黄金时代，大多数能够感染动物、植物或细菌的病毒在这数十年间被发现。1957年，马动脉炎病毒和导致牛病毒性腹泻的病毒（一种瘟病毒）被发现。1963年，巴鲁克·塞缪尔·布隆伯格发现了乙型肝炎病毒。1965年，霍华德·马丁·特明发现并描述了第一种逆转录病毒。这类病毒将RNA逆转录为DNA的关键酶。逆转录酶在1970年由霍华德·特明和戴维·巴尔的摩分别独立鉴定出来。1983年，法国巴斯德研究院的吕克·蒙塔尼和他的同事弗朗索瓦丝·巴尔西诺西首次分离得到了一种逆转录病毒，也就是现在世人皆知的艾滋病毒（HIV）。其二人也因此与发现了能够导致子宫颈癌的人乳头状瘤病毒的德国科学家哈拉尔德·楚尔·豪森分享了2008年的诺贝尔生理学与医学奖。
发现病毒只是人类认识病毒的第一步。现在，尽管人类已经对病毒有了更多的认识，但是却还没有找到抵抗病毒的有效方法。一旦出现病毒感染引起的疾病，就没有根治的方法，特别是流行性病毒感染的疾病，至今都只能采取保守的防止并发症的被动疗法。从艾滋病到突发性非典型肺炎（SARS）病再到禽流感，都是病毒在作怪。
