年初,-nCoV新型冠状病毒快速席卷全球,远超过年SARS病毒对人类健康、经济和国家发展的破坏。面对这强大的敌人,人类启动隔离、药物治疗和免疫系统的防御等多重措施。而这令我们肉眼无法察觉的病毒敌人,就是微生物大家族的成员之一。微生物无处不在,我们生活在“微生物的海洋”中。
4月13日,一场别开生面的“微生物讲座”在广州市增城区南香山小学举行,这是广州“院士专家校园行”活动在增城区的首场讲座。中国科学院微生物研究所研究员、博士生导师孙万儒为师生们揭开“微生物”的面纱,介绍微生物与人类的关系,呼吁学生们对自己的健康负责,为自己的健康做主。
孙万儒
中国科学院微生物研究所研究员,中国科学院研究生院教授、博士生导师。中国科普作家协会会员。从事与微生物有关的生物技术研究,参与我国北方生物工程中试基地筹备与建设,主持多项国家重点科技攻关项目、国家自然科学基金重大项目、中国科学院重大项目。首先在国内开展手性化合物和手性药物生物合成研究,取得多项突破性成果。发表论文90多篇,专著4本,科普著作4本。获多项国家发明奖、科技进步奖及中国科学院奖,以及北京市、中国科学院和全国科普先进个人奖。
改变我们生活的生物技术
在引出“微生物”概念之前,孙万儒教授介绍了显微镜的发明史,向同学们讲述了荷兰人列文虎克因布店生意不佳而自制放大镜,通过不懈努力,最终意外制成可以观察微小生物的显微镜,并成为英国皇家学会成员,成为了世界著名科学家的故事。孙教授启迪同学们,要想成为一名科学家,必须具备四个本事:灵巧的双手、动脑筋想办法解决困难问题、超强的自学能力和观察能力。
搞发明创造要在别人的工作基础上再提高一步
孙万儒教授介绍,现在用普通的显微镜看不到病毒,要想看病毒,就得用到电子显微镜,把光学系统和电子系统整合在一起,可以把一个东西放大几万倍、几十万倍、几百万倍,不仅可以看到病毒,甚至可以看到原子——物质世界最小的构成单位。
同时,他还介绍,现代人们所使用的显微镜是在詹森而不是列文虎克的显微镜基础上制成的。因为列文虎克做的显微镜只有一个镜片,他做得已经够小了,放大倍数不过两三百倍,可改进的余地非常小。而詹森父子的显微镜,可以在两个圆筒中间加镜片,增加镜片就可以放大倍数。“实际上后来的显微镜包括电子显微镜在内,都是在詹森父子显微镜基础上发展的,而不是在列文虎克显微镜。这就提示我们,你要想搞发明创造,你就要在别人的工作基础上再提高一步,你得好好想想,还有没有改进的余地。”
微生物有什么特点?
人们把凡是肉眼看不到的生物称为微生物。微生物有什么特点?小,它小到什么程度?孙教授以骰子举例。“一个骰子的每边长也就1厘米,这骰子的体积也就1立方厘米,我们用一个锋利的刀切成10亿份,一份相当于一个细菌的大小,换句话说,你把10亿的细菌堆在一起,它的体积也就只有骰子这么大,1立方厘米左右,可见细菌非常小。”
其次,微生物吃得多。“一个大肠杆菌一小时能消耗的食物、营养物,是它体重的两千倍。没有任何一种生物能够像细菌这样消耗食物这么多、快。细菌消化长、繁殖得快,这就是细菌的特点。”
微生物在哪里?
孙教授介绍,微生物无所不在,无处不在,无时不在。“我们的火山口上居然有活的细菌,把它找出来,放在高压锅里加热24小时,不仅不死,还繁殖很多,它能耐受三百多度的高温。实际上细菌在我们地球上到处都有,包括动物、植物体内也有大量的细菌、微生物。”
孙教授以人体举例,“眼睛揉不得沙子、进不了灰尘,可是我们眼睛居然生活着接近1克的细菌,种类有三百多种。”“我们皮肤沾着大约克细菌;人体早晨排出的大便里40%多是细菌;我们的嘴巴里也有10-20克细菌……”提到口腔卫生,孙教授还不忘提醒同学们科学刷牙,保护好牙齿,保护自己的健康。
接种疫苗是防范病毒病的唯一办法
致病菌一旦侵入人体便会大量繁殖,产生毒素,让我们生病甚至死亡,而且还会传染。过去没有抗生素,每次病菌世界大流行,都给人类带来无穷的灾难。现在虽然有了抗生素,但是全世界每年这些疾病还会偶然发生,依然对人们构成巨大的威胁。
“肺结核、炭疽病、天花、登革热、流感、流脑、艾滋病、埃博拉,现在依然存在。人类唯一消灭和控制的传染病只有天花。”孙教授提醒同学们,“病毒病无药可治,唯一的预防方法,保护自己的方法就是接种疫苗。”
孙教授从自身专业研究的微生物领域出发,用一系列激发同学们兴趣的问题串联讲座内容,结合科学家的生动事迹、科学研究中的重点问题和重要技术突破,配以大量视频和图片,不仅深入浅出地使学生们了解微生物研究的发展历程,使学生对科学研究的过程和方法有了直观的认识,而且还渗透了为人类不断进步的科学理想、坚忍不拔的探索精神和为祖国繁荣富强、刻苦钻研、勇攀高峰的爱国思想。
同学有疑问专家来解答
问:请问是有益细菌多,还是有害细菌多?
孙万儒:这个问题问得很好。我告诉你,有益细菌和有害细菌差不多,占整个微生物种群大概各占1%不到,实际上98%是和我们人没有什么大关系的微生物细菌,只有1%不到是有害,还有不到1%是有益,它们还是少数。这个问题问得非常好,谢谢你同学。
问:请问有益细菌和有害细菌的数量和人的肥胖有关系吗?
孙万儒:肠道中的细菌菌群的种类、比例和肥胖关系非常密切。另外,吃饭狼吞虎咽的人一般都肥胖。因为吃得多,营养过剩,大量的积存变成脂肪积累在皮下。所以,同学们一定要注意吃饭的时候要细嚼慢咽,把食物咀嚼得很细,容易消化,营养就出来了。如果不咀嚼,营养得不到释放,就会增加消化系统负担。
为什么要细嚼慢咽,因为一个人吃饭是否吃饱并不取决于你吃到胃里食物的多少,而是由咀嚼的次数决定。大脑有一个特别关键的东西,会把你吃饭时候的咀嚼次数记下来,一旦达到固定值,你胃里装得七八分饱,大脑便会告诉你可以不吃了。因此,细嚼慢咽的人饭量不大,却消化很好,身体健康不肥胖。
■知识链接
什么是微生物?
个体难以用肉眼观察的一切微小生物之统称。微生物包括细菌、病毒、真菌、和少数藻类等。(但有些微生物是肉眼可以看见的,像属于真菌的蘑菇、灵芝等。)病毒是一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的“非细胞生物”,但是它的生存必须依赖于活细胞。根据存在的不同环境分为空间微生物、海洋微生物等,按照细胞机构分类分为原核微生物和真核微生物。
年4月13-16日,孙万儒教授先后走进增城区的南香山小学、新塘镇瑶田小学、永宁街中心小学、凤凰实验小学等学校以及从化区的从化中学、街口街中心小学、从化区太平第二中学,给同学们带来了主题为《我的健康我做主》《生物技术给我们带来的是什么》《发现、发明与创新实践》等精彩的科普讲座。
广州“院士专家校园行”活动
科技是国之利器,教育是国之重器,少年是国之未来。青少年科普教育是提升科学素养和创新精神的打底工程,对国家发展和民族复兴具有非常重要的战略意义。广州“院士专家校园行”项目是广州市科学技术协会和广州市教育局专门为广州市中小学生精心策划、量身打造的年度科普活动,通过邀请优秀科学家深入广州地区中小学校开展科普讲座,让青少年与科学大师亲密接触,收获知识的同时感受科学家的人格魅力和不断探索、勇于创新的科学精神。
自年3月活动开展以来,该项目先后邀请了来自中国科学院、中国工程院及世界科学院的欧阳自远、张景中、陈新滋、刘人怀、钟世镇、黄乃正(香港)、方滨兴、杜如虚、林浩然、叶玉如(香港)、吴硕贤、刘焕彬、徐义刚、张培震、罗锡文、苏国辉等16名院士在内的80多名不同领域的科技工作者,在广州所中小学校为15万多中小学生开展科普讲座场,深受学校和广大师生的欢迎。
年是中国共产党建党周年,在“学党史,悟思想,办实事,开新局”的新起点,作为科普教育品牌活动的广州“院士专家校园行”活动在广州市科协和广州市教育局的组织领导下,不忘初心,牢记使命,继续坚持走基层、办实事,为实现科技强国、人才强国战略添上流光溢彩的一笔。
撰稿人:袁美婵
编辑:王镇强
终审:徐淑琴