地球上99%以上的生物都是肉眼看不见的,这些生物组成了拥挤而纷乱的微生物世界。
人类肉眼可以看到的最小事物的直径至少为0.2毫米(大约是人类头发的1/5粗细),这可能对于我们来说已经够小了,但这实际上比很多生物都要大得多。这些小型的生命形式被称为微生物。有些微生物只有粉尘那么大小,而有些微生物则只有经过放大几千倍以上后才能被看见。但是,“小”并不意味着简单,微生物中包括了一些拥有惊人复杂结构的种类,也是地球上最基础的生物。
在生物世界中,到处都生活着微生物,而体型微小通常是它们唯一的共同点,细菌是其中最小而数量最大的群体,随后的便是体型较大一些的、单细胞的原生物。微生物世界还包括微小的真菌,以及几千种微小的动物和植物。
虽然通常说细菌是体型最微小的生物,但事实上还有比其更加微小的事物也表现出生命的特性,这就是病毒——通过攻击活细胞来存活的化学物质团。但与其他微生物不同的是,病毒不能生长也不能繁殖,除非进入一个合适的寄主细胞中。正因如此(当然也有其他的一些原因),大部分科学家都不将它们作为完全的有生命的生物来对待。
本图表显示的是一些微生物和其他一些活的细胞的平均大小。从上往下,每一种的大小都是其下一种的10倍。团藻是可以用肉眼看见的。
提到大小问题,不同的微生物常常出现一些重合的现象,比如轮虫这种世界上最小的动物虽然有着复杂的身体构造以及很多可以移动的身体部位,但仍然要比最大的细菌小得多。轮虫生活在淡水和海洋中,如果要铺满这一页的纸面,至少需要5000多只这样的小虫。
就像是太空火箭上的蚂蚁,几百个细菌粘附在这个擀面杖上。像这样的细菌总是以人类留下的甜食碎片为生。
另一方面,有些原生动物(像动物一样的原生生物)体型如此之大,使得它们根本不适合被称为微生物。如今还生存着的大型原生动物中有一种水生变形虫,可以用肉眼很容易地看出来。但是,这种变形虫也不是最大记录,因为在几百万年前,一些单细胞原生生物可以长到像柚子那么大。
体型微小的一大优势是:可以生活的栖息地几乎无处不在。不管是多么遥远或者多么难以企及的地方,都难不倒微生物。在人类的屋子里,它们也无处不在。不过,大多数微生物生活在水中或者潮湿的地方。它们最喜欢的生活环境之一是泥土,尤其是含有大量动植物尸体的泥土。其他栖息地还包括较大体型生物潮湿的体表和体内。就动物而言,微生物喜欢的环境包括皮肤、嘴和牙齿,以及整个消化道——吸收水分和消化食物的管道。
对于动物来说,很多微生物都是无害的,有些甚至是有益的。当动物的健康状况处于良好状态时,居住在动物体表或者体内的细菌被合称为“微生物菌丛”。但是微生物中也包括那些对生物有害,以生物为食的种类,这些侵略者通常是病原体,它们通常会导致疾病的产生。几百万年来,动物进化出了抵抗这些微小侵略者的特殊防护能力,如果没有这些能力,动物很快就会被全线击溃。
对于微生物来说,它们所居住的世界与我们人类所居住的世界是大不相同的,比如,重力对于它们来说基本没有任何影响,因为它们的体重那么小,基本不受地球引力的作用。
如果一个微生物动起来,它几乎可以直接达到最大速度,而当需要时,它完全可以做到立即停止。在陆地上,微生物有时会被吹到空气中去,由于它们是如此之轻,所以通常要经过几天甚至几个星期才能回到地面上。上述情况也意味着很难确保一个地方完全不存在微生物。在的确需要清除微生物的地方,比如手术室,空气通常保持低压状态,防止微生物随气流漂进去。
微生物从来不安家,因为它们那么小,没有什么可以将之与外部世界明确地隔离开来。然而,很多微生物有自己的一套有效的生命体征来帮助自己在世界上生存下去。它们常常通过自我“关闭”来度过艰难的时期,而且这个“关闭期”可以长达好几个月。有些微生动物可以保持睡眠状态10年甚至更久,而细菌在这方面则更为擅长:在适当的条件下,它们的冬眠孢子可以存活几百万年之久——比整个人类的历史都要长。
这些纤细的线条是由项圈藻组成的,它们是蓝藻的一种,依靠光能存活。项圈藻和类似的生物从空气中收集氮气,从而使得土壤更为肥沃。