內容簡介
「入圍2021年奧地利最佳科學讀物決選名單」
專業詳實解說+精細彩色插圖
地球生成後出現過幾次大浩劫,動物植物生來死去,只有細菌,每次都活下來了。
細菌,才是地球的生存大師。
貧脊的環境使其在數十億年求生中,演化出極強的適應力,而那便是改變整個地球的潛力。
地球是個細菌星球。細菌三十五億年前就已存活在地球,光是地底生物圈的細菌總重,就約達一百五十億至二百三十億噸,數量與種類之多,型態樣貌之變化萬千,地球上的任何物種都望塵莫及。
細菌除了能棲居在極端環境中,極冷或極熱、異常乾燥或潮濕,還能抵抗強酸強鹼,甚至在核反應器存活。就形態來說,有球狀、桿狀、逗點狀、絲狀、星角狀、長方體等古怪有趣的長相。有些單獨生活,有些性喜群聚。細菌不但能彼此溝通,還有互換基因的能力,必要時也從別的生物「竊取」基因。有些能不靠日光和氧氣就消解掉生物鏈最底層的代謝廢料,完整了地球物質與能量的循環……
細菌以其微小倔強之姿,不斷衝擊科學家對生命與細胞的認知,令作者魯德格‧威斯著迷不已,因而從這個他鍾愛的浩瀚世界,精選出六大類共五十種各具代表性與研究價值的細菌,為之一一作傳,介紹其奧妙,內容珍貴而有愛。
細菌數十億年演化而來的求生智慧,不僅能幫助我們了解生命的起源,探索未來宇宙生物存有的可能,更重要的是,思考當下人類因過度開發,在工業、醫療、科技、環保所遭遇的瓶頸,向看不見的世界請益。
人類與細菌雖然生活在同一個星球上,但卻是完全不同的世界。我們的世界明亮、溫暖、遼闊,且充滿空氣。大部分細菌的世界卻是陰暗、缺氧、狹小。細菌體積如此微小,就連水對它們來說都像糖漿般黏稠。
由於能量匱乏,細菌的生長及繁殖不時就會停頓中止。因此,細菌在開發新養分及能量的來源時,具有極強的適應力。細菌擁有變更周遭環境的能力,具有改變整個地球的潛力。
陳俊堯/慈濟大學生命科學系助理教授、泛科學專欄作家
李重義/東吳微生物系副教授
—專業審定
湯森林/中研院生物多樣性研究中心研究員
潘宏彥/北一女生物老師、科普作家
周信宏/台大生命科學系副教授
—專業推薦
――全書分六章,精選五十種細菌――
〈紀錄保持者〉
體型最大,體長最長,基因組最短,最長壽等等――稀奇古怪的細菌
〈生命的廣度〉
棲居深海火山可休眠千年,攝氏零下196度還能代謝,在NASA火箭發射焦土還能存活等等――生活於極端環境細菌
〈科技群落生境〉
在油污海域及海灘有自淨作用的細菌,在核子反應爐裡安然生存的細菌,能處理戴奧辛汙染等等――科技上有大用的細菌
〈奇特的養分來源〉
能夠還原十種不同金屬的細菌,將半導體無塵室人工藥劑當成養分等等――口味特別的細菌
〈有用的幫手〉
能夠提高農作物產量,對特定的害蟲殺傷力極強可取代殺蟲劑,有助於從劣質礦床採獲金屬等等――可應用於生活或產業的細菌
〈可怕的威脅〉
光碰粉末便足以讓人感染腦膜炎,可以穿透腸粘膜、通過血腦屏障與胎盤障壁等等――致命的細菌
人類總在最微小的生命裡,獲得最大的啟示。
作者簡介
魯德格‧威斯Ludger Weß
分子生物學出身,現為作家及學術線記者,專長領域為基因及生物工程學。除了科普專書,也是推理小說作家。
譯者簡介
劉于怡
旅居德國,現為自由譯者。
繪者簡介
法克‧諾德曼Falk Nordmann
插畫家。自2013起為Matthes & Seitz出版社所出版的自然史系列繪製生物圖像。
目錄
目錄
前言
導論細菌圖譜
1 紀錄保持者
Thiomargarita namibiensis/納米比亞嗜硫珠菌
Eubostrichus dianeae Epibakterium/黛安海洋線蟲的表皮菌
Candidatus Pelagibacter ubique/遍在遠洋桿菌
Nasuia deltocephalinicola/奈須葉蟬共生菌
Minicystis rosea/玫瑰紅小黏液球菌
JCVI-syn3.0/第三代合成細菌
Lysinibacillus sphaericus/球形離胺酸芽孢桿菌
2 生命的廣度
Colwellia psychrerythraea/冷紅科爾韋氏菌
Methanopyrus kandleri/坎德勒氏甲烷嗜熱菌
Paenibacillus xerothermodurans/耐乾熱類芽孢桿菌
Picrophilus torridus/焦乾極嗜酸菌
Alkaliphilus transvaalensis/德蘭士瓦嗜鹼菌
Shewanella benthica DB21MT-2/海底希瓦氏菌DB21MT-2株
Janibacter hoylei/霍伊爾兩面神菌
Halobacterium salinarum/嗜鹽桿古菌
Constrictibacter antarcticus/南極壓縮桿菌
Cupriavidus metallidurans/耐金屬貪銅菌
Magnetospirillum magnetotacticum/趨磁磁性螺旋菌
Candidatus Desulforudis audaxviator/勇者脫硫桿菌
Chromulinavorax destructans/毀滅者噬黃金藻菌
Bdellovibrio bacteriovorus/噬菌蛭弧菌
3 生物科技類
Deinococcus radiodurans/抗輻射奇異球菌
Dehalococcoides mccartyi/麥卡氏脫鹵球菌
Alcanivorax borkumensis/博克島嗜油菌
Ideonella sakaiensis/大阪堺菌
Burkholderia pseudomallei/類鼻疽伯克氏菌
Tersicoccus phoenicis/鳳凰號潔球菌
Pseudomonas aeruginosa/綠膿桿菌
4 奇特的養分來源
Shewanella oneidensis/奧奈達希瓦氏菌
Candidatus Eremiobacter/沙漠菌(暫定名)
Candidatus Dormibacter/沉睡菌(暫定名)
Geobacter sulfurreducens/硫還原地桿菌
Ralstonia syzygii/丁香羅爾斯頓氏菌
5 有用的幫手
Lactococcus lactis/乳酸乳球菌
Acetobacter aceti/醋酸桿菌...
內容試閱
我七、八歲在明斯特自然科學博物館第一次使用顯微鏡,當場便迷上那個隱藏在水滴裡的花花世界:草履蟲、輪蟲、鐘蟲、各種微藻,還有噗噗跳動的水蚤心臟─一個肉眼看不見的世界在鏡頭下展開,這是個怎樣的大發現。
父母看見我對這個新世界如此著迷,立即給予支持。很快,他們送我一架學生用顯微鏡、一個小水族箱,並幫我訂閱《微生物世界》雜誌。我發現,這樣的神奇不僅存在池塘、小溪、雨珠的水滴中,在盆栽裡的土壤、腐爛的蘋果、一片樹皮,甚至我的口水裡,都有微小的生物蠢蠢而動。
我開始學習如何培養微生物,我的零用錢幾乎全進了試管、培養皿、錐形瓶商店的收銀機裡。城裡的老藥房, 提供我所有玻片標本製作所需的化學材料,如苯、甲苯、二甲苯、苯甲醛、甲醛、異丙醇、封片膠等等,這種情況在今日根本就像天方夜譚,難以想像。我會去市立圖書館透過遠距服務系統申請借閱專業書籍,通常在送出借閱單一至二星期內,就會送來一大疊影印本。我的房間不是瀰漫著化學藥品的刺鼻味,就是乾草浸液發出的霉味;我會在廚房煮培養液,用烤箱消毒培養皿,灌入洋菜培養基,以便用來培養各種酵母和細菌。
我最得意的傑作是一盞由發光細菌組成的微生物燈,類似一九○一年布拉格大學植物生理學家漢斯.默里許在奧皇法蘭茲.約瑟夫一世面前所展示的那一盞。我從鯡魚的鱗片分離出帶磷光的細菌,放在一只大燒瓶裡培養繁殖。這盞微生物燈所發出的蒼白亮光,能讓我在昏暗的房間中閱讀,可惜這愉悅只持續了一夜。
我對細菌的興趣還跟童年所發生的世界大事有關,也就是人類登陸月球,以及發射太空探測器,就近測量並拍攝金星與火星圖像,探索這些星體上是否存有生物─有的話說不定是細菌。
第一波傳回關於金星和火星的資料看不出任何跡象,但一九七一年美國太空總署NASA研究人員在好幾個隕石裡發現構成生命的組成要素。這個發現引起一陣喧嘩:細菌是藉著天體間的碰撞,穿越整個宇宙,進入其他行星及衛星上繁殖的嗎?「泛種論」認為原始的生命形式附著於隕石上,在宇宙間四處流散的說法是真的嗎?地球上的生命,就是這樣出現的嗎?
我開始大量閱讀有關外星生物學的文章和書籍,這是一門新興的學科,專門研究生命起源的基本條件。我驚訝地發現,來到地球的細菌要適應的環境條件是多麼地嚴苛險峻。
愈深入了解,問題也就愈多,最後,我進大學毫不意外地選擇主攻生物學,決意深入研究。
如今我已不再投身於研究行列,改為報導別人的研究及新發現,但我仍然對身邊肉眼看不見的世界充滿興趣。細菌最吸引我的地方,一直都是它們那近乎無極限的強大適應力,能在對我們來說荒涼而空無一物的生存環境下找到食物。多年來,我一直特別關注微生物中所謂的「嗜極生物」,也就是活在極端環境下的生物。那樣的環境,從人類的角度來看根本毫無生存的可能,例如極熱的溫泉、冰凍或乾燥的地理環境,或是強酸及強鹼之中,以及無法想像的高壓環境下。
我在這本書裡,一方面希望展現細菌這種生物千變萬化的樣貌以及其生存環境,另一方面也想點明,這些細菌不僅影響我們的經濟及日常生活,也與健康和疾病有莫大的關係。此外,我還想介紹一些在不久的未來對人類極有大用的細菌,它們將為我們清理垃圾及殘留物,幫助節省能源,或增進糧食生產的效率,促進人體健康。
就這樣,本書選出五十種細菌為之一一作傳,這數目比起族繁不及備載的細菌家族來說實在太渺小了,不過,或許已足夠令讀者對這種千變萬化的奇特生物產生興趣,進一步了解細菌。
──魯徳格.威斯
【導論】
地球其實...