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第三节
显微镜下的生物

神奇的显微镜

今天,我要给大家隆重介绍一位新朋友,它就是神奇的显微镜。我们要认识更多微小的生物,全都要靠它的帮助。通过显微镜,我们可以看到很多用肉眼看不到的生物,可以认识另外一个世界——微观世界。总之,显微镜可以带给我们很多乐趣,让我们获得很多意外的惊喜。当然,在显微镜下面,也有着很多可怕的事情:你可能看到细菌正在你的牙刷上休息,也可能看到螨虫正在你的身上游走……如果你的胆子太小,那还是不要看了。

为什么我们用肉眼看不到的东西,用显微镜就可以看到呢?

这是因为显微镜可以把放在它下面的物体放大很多倍,所以我们就可以看到它了。

显微镜可以将物体放大,这都要归功于它里面的透镜,显微镜就是由一个透镜或几个透镜组合而成的光学仪器。透镜分为凸透镜和凹透镜,凹透镜具有发散光线的作用,近视眼的人所戴的眼睛就是凹透镜;凸透镜具有会聚光线的作用,我们经常使用的放大镜就是用凸透镜制成的。显微镜利用的就是放大镜的原理,只不过显微镜的倍数比较高而已。

我们都知道放大镜可以把物体放大,但是你有没有试过将两块放大镜放在一起呢?这样做的放大效果是不是比单个的放大镜还要好呢?答案是肯定的,也许当初人们发明显微镜的时候就是受到了这样的启发。

显微镜可以将物体放大多少倍呢?最早的显微镜是荷兰的杨森父子在1590年首创的,当时的显微镜放大倍数是很低的;到了1610年,伽利略又发明了两级放大的显微镜,并用它观察到了昆虫的复眼;后来,荷兰人列文虎克又研制出了放大倍数为200多倍的显微镜;现在,光学显微镜已经相当普遍了,它的放大倍数可以达到两三千倍;在20世纪70年代发明的超声显微镜,放大倍数可达5000倍左右;现在的电子显微镜放大倍数则达到了300万倍以上。

一个微小的世界

显微镜下的世界是一个十分微小的世界,在没有显微镜以前,那是一个不为人知的世界,没有人知道那里究竟发生了什么,人们甚至不知道这些小生命的存在。直到显微镜出现以后,我们才意识到,原来在我们身边,还存在着这样一个微小的世界。无数的微生物在这个微小的世界中过着属于它们自己的生活。在微小的世界中,生存着无数的小精灵。当然,我们是看不见它们的,那么,它们究竟有多小呢?你觉得1毫米的东西很小吗?可在微小的世界中,这绝对是个大数字。那些令人讨厌的螨虫,它们只有0.2毫米长,这是我们所能看见的最小物体。虽然我们都觉得螨虫已经很小了,但是和其他的小生物相比,它还是太大了。一根头发的宽度是50微米;一个细菌只有1〜10微米;一般的病毒比0.1微米还要小;而我们最熟悉的原子则比病毒还要小100倍。

通过显微镜,我们可以看到很多发生在微小世界中的有趣现象。让我们先来看看蜘蛛网吧!奇怪,为什么蜘蛛网上面有很多小块的胶水呢?这就对了,蜘蛛就是靠这些胶水结成了它们的网。如果没有胶水,这些丝怎么可能粘在一起呢?顺便说一下,蜘蛛所吐出来的丝是世界上最强有力的材料之一。

不过,我们同样也会看到很多可怕的事情。先来看一看我们的牙刷吧——天哪!竟然有这么多的细菌在我们的牙刷上面睡觉,这些令人讨厌的家伙!

医学显微镜

显微镜的发明可以说是造福了我们人类,无论从哪方面讲,都具有非常重要的意义。如果你觉得显微镜的出现只是为那些科学家提供了方便,那你就大错特错了。事实上,显微镜的出现确实对科学家的研究有很大帮助,但是,归根结底,真正受益的人却是我们所有人类。如果你不同意这样的说法,那就让我们共同来看看显微镜在医学上的出色表现吧!

还记得我们的老朋友列文虎克吗?他的成就不仅仅是发现了细菌等微生物的存在,而且他还利用显微镜对人体的肌肉组织和精子活动进行了观察,并阐明了毛细血管的功能,补充了红细胞形态学研究。也就是说,列文虎克已经将显微镜运用到了医学研究之中。后来,人们又利用显微镜对病毒、细菌等微生物以及皮屑等人体组织进行了观察,对各种疾病的诊断和防治都起了非常重要的辅助作用。可以这样说,显微镜的出现,大大促进了医学的发展。

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显微镜

你们想知道显微镜下的自己是什么样子的吗?先来看看我们的头发吧!它怎么看起来像一棵粗糙的树木?真可怕!这一点儿都不奇怪,不过你的头发确实是应该补充营养了,别再让它那么干燥。再看看我们的皮肤吧。天哪!怎么会有这么多的细菌!其实,在我们的面部和鼻子上,生活着200多万个细菌,在额头上的油脂里,还生活着7200万个细菌。想起这么多的细菌生活在自己的脸上,真让人毛骨悚然。

如果你去问外科医生对显微镜的看法,他们绝对会说显微镜是一位非常友好的朋友,它们总是在关键时刻帮助我们。不相信吗?那就让我们共同走进手术室,亲身经历一次外科手术吧!

手术室里,外科医生正在紧张地忙碌着,躺在手术台上的是一位断了手指的患者。显微镜和摄影机被连接成了监视器,而且这台显微镜有点儿特殊,它有很多个目镜,这样设计的目的就是为了方便医生们的观察。准备好了一切,医生们开始手术了,他们用很小的针把所有切断的神经、血管以及一些肉重新缝合起来。这可是一项非常艰巨而又精细的工作,如果没有显微镜的帮助,医生们又怎么可能做得这么完美呢?一旦在手术的过程中出现了差错,那么那根手指就再也恢复不到以前的状态了,所以医生们可是一点儿也不敢马虎的。看他们的样子,手术似乎很成功,断指被重新接了回去。缝合手指的针那么小,要用的线当然也是非常细的,它只有0.2毫米。最神奇的是,缝合后的手指还可以像原来那样灵活自如。

渺小的怪物

在我们前面所接触过的动物和植物之中,有很多行为或长相另类的怪物。那么,在这个微小的世界中,是不是也存在着这样的怪物呢?

事实上,在显微镜下的微观世界里,也存在着很多怪物,只是因为它们太小了,所以我们没有办法直接看到它们。不过有了显微镜的帮助,它们的恶行就全都暴露出来了。因为这些怪物实在是太小了,所以我们就姑且称它们为“渺小的怪物”吧!

在显微镜下,我们可以看到一位老朋友,那就是真菌。我们都知道,真菌可以制造出有毒的物质,而它们这样做的目的就是为了对付那些讨厌的细菌。通常情况下,真菌的毒并不会伤害我们,但是在20世纪20年代以前,人类却经常被这些要命的真菌给害死。比方说,很多人买了房子以后都要进行装修,至少也要刷点儿涂料。可是在曾经的一段时间里,很多人却因为装修房子而丧了命。这是怎么回事呢?原来,以前的涂料中常常会添加一种名为砷的有毒物质,它的毒性是很大的,足以要了你的命。这种含有砷的涂料又是怎么害死人的呢?这都是真菌惹的祸。真菌在吞噬了涂料以后,就会释放出砷气,人就是因为吸入了真菌释放出来的砷气才中毒而死的。

除了真菌以外,还存在着很多渺小的怪物。有一种叫做拟蝎的小虫子尤其让人讨厌,因为它的手段甚至比蝎子还要狠毒。它可以用它的小钳子紧紧钩住苍蝇的绒毛,让苍蝇带着它们到处飞,可是一旦它们厌倦在空中飞来飞去的生活,它们就会用那有毒的钳子夹住苍蝇,将其毒死后再吃掉它的尸体。是不是够狠毒呢?还有一些小虫子,它们就像可怕的吸血鬼,可以吸食人类以及其他动物的血液,比如说我们都十分讨厌的虱子。曾经有一个叫做罗伯特·胡克的科学家做了这样一个实验:他让虱子来吸自己的血,并且在显微镜下观察了整个过程——可以清楚地看到一小股血液从虱子的嘴巴直接流到肚子里。

我们会不会被虱子咬死呢?虱子本身并不会要了我们的命,但是如果它携带了立克次氏体,那就另当别论了。立克次氏体可以在虱子的体内生长,并随虱子的粪便排出来。如果被虱子咬破的皮肤碰到了它,它就会钻进人的身体,引起斑疹伤寒,这可是一种致命的疾病,十分危险。

危险的微生物

微生物是什么?比如说真菌、细菌、病毒等,这些都是我们比较熟悉的微生物。除此之外,还有一种微生物很容易被我们忽略,那就是小型的原生动物。

原生动物是一种单细胞动物,身体构造十分简单,一般都栖息在水里或者是其他动物的体液里,我们比较熟悉的变形虫就是原生动物。

微生物是十分危险的,因为它们常常会给我们带来疾病。在人类的疾病中,有50%的疾病是由病毒引起的,像我们比较熟悉的流感,就是由流感病毒引起的,而且具有很强的传染性。原生动物也可以使人患上疟疾,这是由蚊子传播的一种十分可怕的疾病,如果长期多次发作,还可引起贫血和脾肿大。另外,微生物还会破坏我们的正常生活,它可引起食品的气味和组织结构发生不良的变化,还会造成食物、布匹、皮革等物品发霉和腐烂。你现在是不是要说,你恨透了这些微生物呢?

然而,微生物还有更让人讨厌的地方,那就是它们的家族实在是太庞大了。在所有你能想到以及想不到的地方,都可以看到微生物的身影。而且微生物从来都不会单独行动,也就是说,你很少有机会看到单独的微生物在什么地方出现。我们所看到的微生物几乎都是成群结队地出现!

细菌真的是无处不在的,而且它们可以适应各种条件恶劣的生存环境。有些细菌生活在海底,它们好像并不介意冰冷的海水全都压在自己身上;有些细菌生活在马路上,来来往往的车辆都拿它们没办法;有些细菌生活在温度很高的热水管中,而且它们似乎一点儿也不担心被煮熟;有些细菌甚至可以生活在稀硫酸的溶液中,看起来它们还生活得很幸福。

你是不是觉得细菌的生命力很强呢?接下来,还有更不可思议的事情呢!据说,科学家们曾经在一株植物标本上,成功复苏了300年前的细菌。细菌这么顽强,我们该怎样对付它们呢?用消毒剂吗?没错,消毒剂确实可以杀死大多数的细菌。不过告诉你们一个坏消息,那就是有些细菌根本就不怕消毒剂,它们甚至认为这是一种美味。如果此时你用显微镜观察一下它们的举动,一定会让你暴跳如雷,因为它们不仅没有受到任何伤害,而且好像还很开心地在享受美味呢!细菌历来被人们看做是疾病的罪魁祸首。其实并不是所有的细菌都是“大坏蛋”,有的细菌不但没有坏处,反而对人类有益呢。

比如说人类的肠道中就存在大量的细菌,这些细菌彼此作用,相互依存,共同维护着人体内大环境的平衡。如果这些细菌失调,就会导致腹泻。还有一些细菌可以帮助我们制造维生素K,这也是对我们有益的。总之,我们不要太过害怕细菌,体内的正常细菌并不会对我们造成任何伤害。自从人类出现的那天起,它们就一直在身边陪伴我们,这就说明我们是离不开它们的。

近年来,美国科学家舍勒尔发现了一种制冷细菌,这种细菌能够在3分钟之内,迅速将体表的温度降低到0℃以下。用它调制成冷却剂,涂抹在伤口周围,可以使细胞组织温度降低,防止伤口发炎,促进伤口愈合。

日本科学家经过多年的研究找到了一种除草菌。这种细菌生长在杂草上,通过迅速的繁殖,加速了杂草枯萎死亡。而且这种细菌对农作物以及人、畜都无害,也不污染环境,比人造的化学除草剂好多了。

科学家布朗发现了一种在光合调剂下能够产生纤维素的细菌。它所生产出来的纤维比一般的植物纤维要长,质地更加柔软、耐磨。用这种纤维织成布,比棉麻织品更好。

另外,在工业上人们利用细菌来勘探石油;在日常生活中,我们所食用的醋泡菜、红茶菌都是用细菌制成的;细菌还可以把土壤中的养分分解成可供植物吸收的物质,促进植物的生长。所以,我们在消灭有害细菌的同时,要保护有益细菌的生长和繁殖,充分发挥它们对人类的益处。毫无疑问,在不久的将来,会有更多的细菌被人们开发和利用。

神秘的细胞

细胞是什么?如果我们可以变小,钻进自己的身体去看一看,就什么都知道了。可遗憾的是,我们并不具备这样的本事,所以我们一直都觉得细胞是一种非常神秘的东西。其实,要想了解细胞,方法很简单,只要一台显微镜,就可以全部搞定,而且保证你会非常满意。

我们要怎样判断在显微镜下的细胞是植物的还是动物的呢?方法很简单,只要看它们的结构就可以了。动物细胞与植物细胞具有一定的相似性,比如说它们都具有细胞膜、细胞质和细胞核。但是,它们的区别也很明显。比如说植物细胞有细胞壁,而动物细胞没有;植物细胞的细胞质中含有叶绿体,而且可以形成中央液泡,用来储藏食物,而动物细胞的细胞质中既不含叶绿体,也不形成中央液泡。这些都是它们的区别,只要仔细观察它们的细胞结构,我们就可以识别出动物和植物细胞。

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细胞的构造
这幅插图表现了人体细胞的典型外观和切面。多数人体细胞只有在高倍显微镜下才能看到。

我们知道,细胞是构成生物体的基本单位。无论是动物,还是植物,都是由许许多多的细胞组成的。以我们人类为例,我们的身体就是由万亿个细胞组成的。细胞是有寿命的,它们不会永远地存在下去。有些细胞的寿命比较长,有些则很短。比如说白细胞的寿命只有7〜14天,而肝细胞可以活5年,神经细胞的寿命则更长。细胞在人体内也是要进行更新换代的,每天都有新的细胞诞生,每天也都会有细胞死亡。据说,人体内每分钟都会有百万个细胞死去,但同时,也会有更多的细胞产生,这样才能延续我们的生命。

别看细胞那么小,它可是非常能干的,我们身体所需的一切,都是由细胞制造出来的。而且细胞是非常敬业的,它们从来都不休息。在伟大的细胞工厂中,纪律也是非常严明的,而且它们的管理也很规范。细胞核是整个细胞的灵魂,指挥工厂里全部的工作,及时地发号施令。线粒体是产生能量的场所;核糖体是生产蛋白质的地方;高尔基复合体是储存蛋白质的仓库;内质网可以高效率地运走蛋白质;所有的废品都会在溶酶体的溶解中除去。

细胞确实很不简单,它们不仅是构成生物体的基本单位,而且也是基本的功能单位。在我们的身体中,存在着各种各样的细胞,它们功能各异,共同构成了复杂的人体。比如说在肺里的巨噬细胞具有吞噬细菌的功能;脂肪细胞可以在身体需要的时候释放能量;造骨细胞利用钙来制造骨骼,等等。如果这些功能细胞出现了问题,那么我们的相应功能就会受到影响。另外,细胞的结构和功能是一致的,比如说神经细胞就会根据距离的不同建立自己特定的结构。

藏在家中的危险

你是不是觉得家是最安全的地方呢?任何人在提起家的时候,都洋溢着一脸的幸福,世界上应该没有任何地方比家更温馨,更让人神往了。可如果你因此而认为家里是绝对安全的,那你就错了。事实上,在我们的家中,存在着各种各样的危险。难道你忘了那些只有在显微镜下才会现身的微生物了吗?它们可是无处不在的,这当然也包括你的家了。

你们是不是都认为自己的家里很干净呢?当然,从表面上看的确如此,我们的看法可能都是一样的。但是显微镜可不这么认为,如果你不服气,它马上就可以拿出证据,保证你们看了以后个个心服口服。其实,只要你在显微镜中看看自己的家,就会完全明白了。你的家几乎就是微生物的天堂,灰尘、死皮、细菌……在你的家中随处可见。如果你有洁癖,那最好还是不要看了,以免被这样壮观的场面吓倒。

即使不用显微镜,你也应该感受到这些微生物的存在。在阳光的照射下,你是不是也曾经看到过很多悬浮在空气中的小颗粒呢?据说,在0.03立方米的空气中,就漂浮着30万个小颗粒。你觉得你可以在自己的家中呼吸到清新的空气吗?如果你还养了小猫或小狗等宠物,那么你家里的情况就会更糟。因为这些可爱的小宠物会制造更多的微生物,使家里的空气更混浊。最糟糕的是,它们身上还可能带有虱子等小生物,这会让你的家更危险。

可以这样说,你每天所做的一切事情都是在这些小生物的陪伴下进行的,包括吃饭和睡觉。但是,你大可不必因为它们的存在就害怕吃饭和睡觉。事实上,你如果想彻底地摆脱它们,那是根本就不可能的。这些小生命陪了我们这么久,我们不是也没怎么样吗?所以,不要太过忧心它们的存在,它们对人类还是很友好的。但是,要切记保持家里的卫生,如果你的家太脏、太乱,就会繁衍出大量的微生物,人如果生活在这样的环境中,就会危害身体健康。更可怕的是,这些微生物中还可能有致病的病毒或细菌,引起疾病。所以,我们都应该养成讲卫生的好习惯。

那么,我们能不能用吸尘器把这些微生物吸走呢?事实上,当我们用吸尘器清扫地板的时候,那些微生物也会被吸进去,但是它们实在是太小了,所以它们还会再跑出来,然后弄得你满身都是。所以你别妄想用吸尘器来清除它们。

恐怖的厕所

厕所绝对不是一个讨人喜欢的地方,没有人会留恋那种地方。但是,我们人类却又是离不开厕所的,不管你喜不喜欢它,每天都还是要去那里报到几次。你能做到一天都不去厕所吗?除非你这一天都不吃不喝。厕所最让我们受不了的就是里面那难闻的气味,这种难闻的气味是从哪来的呢?原来,这种刺鼻的气味是一种叫做氨水的化学物质散发出来的。我们都知道,尿液中含有尿素,当细菌吃了尿液以后,就会把尿素代谢掉,产生氨水。

用香皂洗手就可以洗掉细菌吗

可以。但是我们也应该清楚,香皂并不会杀死细菌,它只是让细菌离开你的双手,被水冲走而已。细菌一般都是粘在皮肤的油脂表面的,而水和油是不能互溶的,所以只用清水无法将细菌除去。香皂中的香皂分子则可以把油脂、细菌和香皂一块冲走,所以用香皂洗手可以洗掉细菌。

厕所应该是你家里最危险、最恐怖的地方了,因为这里生活着更多的微生物。与我们人类对厕所的态度不同,微生物们似乎更喜欢这里的环境。虽然现在大部分厕所的环境都有了一定的改善,很多厕所也经常喷洒杀毒剂来杀死这些微生物,但是这丝毫都没有影响它们对这里的热爱。在厕所中,你总是能发现更多的细菌、螨虫等微生物。所以,我们在上过厕所以后,一定要及时洗手。你可千万别以为洗手是一件非常容易的事,这里面的学问可大了。虽然很多人都有便后洗手的好习惯,可是你们知道洗手是为了什么吗?你洗手的目的又达到了吗?当然,我们都知道洗手是为了洗去手上的脏东西,最主要的还是细菌等微生物。可是大多数人在洗手的时候都是满足了前者而忽略了后者。那么什么样的洗手方法才是正确的呢?首先,洗手一定要用香皂,只用清水是无法洗去细菌的。另外,洗手的时候一定要清洗完全,千万不要遗漏,细菌往往会残留在手指前端等容易被人忽略的位置,如果你没有清洗这些地方,那么你的手也还是白洗了。

在厕所里,还有更为恐怖的一幕,那就是你冲洗厕所的时候。当你按下冲水按钮的时候,上亿个小水滴从厕所的便池中升了起来,就像是一个壮观的大瀑布。当然,这一切我们用肉眼是看不到的,因为它们实在是太小了。只有在显微镜的帮助下,我们才能看到它们的存在。这些喷出来的小水滴中含有细菌、病毒、尿液和小屎块等成分,更可怕的是,这些小液滴会溅到你的身上。当然,这绝对不能成为你不冲洗厕所的借口,你可以选择将马桶盖盖上后再冲洗,更何况我们的身体是完全可以战胜细菌的,所以不要太害怕! uIespuTWKVKeu8H61c9HHh+seWxta02Ua8IOEydjdlbcKFyLEkXnEOETcykCEtRu

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