第二章　從細菌、真核細胞到有性生殖：生命的巨大進步

如果要談論世界上數量龐大的生物，細菌是我們繞不開的話題，它們形態最簡單，數量卻最多。我們熟知的所有生境中都有細菌存在，甚至在南極冰蓋之下和地表深處的巖石裂縫中，它們也能生存。細菌的活動能幫助那些長相奇怪、看不見的深海動物在海底火山噴氣孔附近生活。細菌也是海洋表面浮游植物的重要成員，能幫助浮游植物轉化太陽的能量。在我們的腸道中，有數萬億計的細菌幫我們消化食物，為我們提供必需的維生素，還幫助我們抵御許多疾病（雖然也有許多細菌會置我們于死地）。

近些年，隨著DNA篩查技術的發展，微生物學家在海洋和土壤中也發現了大量細菌。早期，培養皿曾是我們發現和鑒別細菌的重要手段，但由于多種細菌無法在實驗室的瓊脂培養基環境下存活，這些細菌就逃出了人們的視線。利用最新的DNA檢測技術，我們已經有條件在不用培養細菌的情況下對其直接鑒別。一項研究稱，在僅僅一克泥土中，細菌的數量就可以達到100億個。

我們說“細菌”而不是泛泛地說“微生物”，其實是很精確的。細菌屬于微生物，但微生物還包括除細菌外的許多其他種類的生物。原生生物和真菌也是微生物，但它們有更大的細胞核，和細菌有本質上的不同。除了極少數例外，細菌都小到肉眼不可見，想要看到它們，必須使用顯微鏡。現在，在進一步討論細菌之前，讓我們先來講講另一種更加微小的“生命形態”——病毒。

病毒其實并不完全符合生物的定義。為了解釋這個問題，我們可以先回憶一下定義生物的標準。首先，在不斷變化的環境中，生物必須有方法能夠保持自身形態的完整。細菌有堅硬的細胞壁保護自己，甚至還有多種細菌在嚴苛的環境下能把自己變成一種更加堅硬的，如同孢子一樣的東西。此外，細菌獲取能量的能力也同樣重要，它們通過消化酶和新陳代謝系統來消化能量，為自己供能。生物的另一個重要標準，是必須有辦法復制自己，進行繁殖，這需要一個能夠在世代間傳遞的基因系統。地球生物遺傳信息的儲存和復制是通過精準結合的DNA雙螺旋長鏈來進行的，將DNA雙鏈解開，每條單鏈都可以進行復制，并形成兩條新的DNA雙螺旋鏈。在繁殖過程中，這兩條新的DNA鏈將進入兩個新生的子細胞，成為其遺傳信息的載體。

病毒確實具有用于繁殖的DNA鏈（或RNA鏈），但它們有兩條重要標準不符合生物的定義：它們無法主動獲取能量，也無法自行繁殖。那它們是怎么讓我們得病的呢？看起來，病毒似乎是墨菲定律的堅決實踐者，也就是說，可能會出問題的事一定會出問題！病毒就像一小段叛變了的DNA或RNA，只帶有最基本的遺傳信息，它們能形成一層蛋白質外殼，并學會在宿主體內盡情“暢游”。這些DNA或RNA四處游蕩，直到找到適合寄生的細胞，然后將自己附著其上，并將自己的遺傳信息轉移到宿主細胞當中。一旦進入宿主細胞，病毒就能強行征用宿主細胞的基因復制機制，制造更多的病毒。用墨菲定律來解釋，所謂“可能會出問題的事”，就是病毒的DNA或RNA短鏈得到了適當的保護，讓它有了游蕩、寄生、感染宿主細胞的能力。病毒是最簡單的“寄生蟲”，只有在宿主細胞中才能成活，而且每種病毒都只能感染十分有限的幾種細胞。對人類來說，病毒是流感、脊髓灰質炎（小兒麻痹癥）、一度流行的天花，還有獲得性免疫缺陷綜合征（艾滋病，由人類免疫缺陷病毒HIV導致）的罪魁禍首。病毒結構簡單，甚至能形成結晶體，人們通過X射線衍射就能研究它們的結構。寄生，更加廣泛地說，其實是許多生物選擇的生存方式，除了病毒，還有多種細菌、原生生物、真菌、一些動物和少數植物。在多數情況下，由于嚴重依賴宿主存活，寄生生物的體形會變得很小，復雜的身體器官也會逐漸退化。但與病毒不同的是，這些較大的寄生蟲通常會大量地自行繁殖。好了，寄生蟲就說到這里吧，讓我們說回地球上最小的獨立生命體——細菌。