第五節 海底微生物也能“發電”之謎
海下存在著一種“魔力”，可能成為未來電池充電的途徑。將取自海底的水和沉積物裝在一個容器裏，加入一些細菌，然後插入兩個電極，其中一個電極插入沉積物中，另一個電極插入水裏，將兩電極的另一端接一個電燈泡：電燈泡竟然亮了！這是馬塞諸塞大學德裏克·勒夫萊小組取得的研究成果。
後來，另一個科研小組也證明了這一點：可以設法“回收”電力，方法是將一個電極插入海洋沉積物中，另一個電極插入海水中，使兩極形成一個電路。該科研小組還指出，如果海底細菌被消滅，這個“發電”過程就會停止。
馬塞諸塞大學的研究人員在實驗室（一個鹹水魚缸）裏成功再現了這一過程。細菌消化（即“吃”）取自海底的有機物質，從而產生多餘的電子，電極則“吸收”這些電子。在實驗室裏，每平方米電極能產生16毫瓦電。更令人驚訝的是，細菌都很喜歡在有電極的環境下生活。
通過消化有機物以發電，這並不是什麼新思想。但這一原理應用於海底沉積物，從理論上說則能產生取之不盡的電力。然而，鑒於電子接收裝置單位麵積的電量很少，“沉積物電池”是無法滿足耗電量大的機器的用電需要的，也無法滿足人群的用電需要。
盡管如此，產生於海底的這種電能仍足以滿足海洋學儀器（測量海水溫度、海水構成、海洋水流等的儀器）的用電需要。更重要的是，可以運用上述原理消除對海水的汙染，還可以用於處理精煉廠（如煉油廠）產生的有機沉積物：“收集”多餘的電子可以刺激消化有機物的細菌的胃口。
第六節 細菌為什麼稱為生命的支柱
現代生物學最重大的發現之一是證實了豐富的微生物世界在地球生命發展中的重要地位，細菌就是微生物中特殊的一員。
細菌存在於地球的各個角落，在地底深處、海洋裏和空氣中都有細菌。細菌的細胞組織沒有核膜，屬於原核生物。幾乎所有的細菌都是無色的，少數細菌有顏色，細菌的平均直徑為1微米。
要區分不同的細菌，必須使用光學和電子顯微鏡，細菌按形態可分為球菌、杆菌和螺旋菌。有些細菌的外部生有纖毛或鞭毛，這些長度不一的絲狀物構成運動器官。大部分細菌的細胞壁堅硬、有韌性和彈性，保障了細菌形態的穩定。不同類型細菌之間細胞壁的生化構成差異，使它們在遇到革蘭氏染劑時出現不同的反應，以此可以區分革蘭氏陽性細菌（用酒精清洗過後仍保持顏色）和革蘭氏陰性細菌（酒精浸泡後會將顏色衝走）。
中間體是細胞外部結構中的重要組成部分，它是細胞膜的褶皺，對細胞核的分裂起重要作用。有些革蘭氏陽性細菌能夠合成一種抵抗結構（孢子），使其在不利的條件下也能存活，並在條件轉好之後重新恢複本來形態。
一般來說，非病原菌具有重大的利用價值，它可以促進氮和碳的循環，以及硫、磷和鐵等元素的新陳代謝。土壤和水裏的細菌是保持生態平衡不可或缺的因素。在食品和化學工業中，常利用細菌來合成維生素和抗生素。細菌還是肉、酒、蔬菜、奶和其他日常消費品腐爛變質的罪魁禍首。有些細菌因為具有發酵功能，被用來製作奶酪、酸奶、醃肉和鹹肉。在鞣製皮革，煙草加工，保存穀物、紡織品和藥物等過程中，細菌也起著重要作用。
細菌存在於幾乎一切環境中，並參與一些生態進程。例如，它能夠使死魚身上發出磷光，也能導致幹草垛和稻草自燃。細菌在大自然和人類生活中扮演重要的角色，正常菌群的存在是必不可少的，但細菌的活動可能會改變一些食物的構成和口味，最終成為疾病的根源。
最新研究成果表明，盡管肉眼無法看到它，但微生物世界在地球的生物大家庭中占有相當大的比重。科學研究的另一驚人發現，是細菌攻占了地球的各個角落，從寒冷的南極到海洋深處，無所不在。
但隻有開始對細菌的DNA進行分析時，生物學家們才發現真正的生物進化奇跡。無論是微觀生命還是宏觀生命，似乎所有的生命體都起源於38億年前的幾種細菌。
科學家推測，生態學家後來認定的三大進化分支（即古細菌、真細菌和衍生出有核細胞的另一類細菌）都是由這幾種細菌演變而來的。而這三大分支又派生出無數的小分支，其中的一支可能是後來動物和人類的起源。
可見，細菌被稱為生命的支柱毫不為過。
第七節 揭秘真菌的“真麵目”
從遠古時代以來，真菌就對生態、社會和經濟產生影響。同時，真菌的多樣性使其成為繼昆蟲之後的第二大有機體群。
真菌存在於一切地方，如水中、地上、空氣裏（孢子）、寄生在植物上、應用於食品業和製藥業、根莖周圍（共生的苔蘚）、草原上和森林裏（蘑菇）。真菌包括任何一種有機物質腐爛時所產生的黴菌、引起農業災害的真菌、導致皮膚病的真菌、製作麵包和啤酒用的發酵劑、使乳酪具有香味的真菌以及用來製作青黴素的真菌，如藥用青黴。
真菌的體積、顏色和形式多種多樣，但有一個共同特點：缺少葉綠素或進行光合作用的色素，因此它們需要尋找已製成的營養物質。真菌是以網狀形式或菌絲體形式存在的由絲狀物（菌絲或細胞串）組成的物質。它們通過孢子繁殖，孢子組成了孢子結構，形成了這種有機體更加顯而易見的部分。
傳統上真菌被包括在植物王國裏，它們被認為是沒有葉綠素的植物，盡管它們並不屬於植物界。真菌的突出特點是吸收營養，而植物則是通過光合作用吸收養分，動物則通過吞下食物吸收營養。
真菌在潮濕和陰暗的地方生長得更好，因為它們無須陽光生存，它們是在隱蔽王國中生存的生物。隱蔽在地下、木頭上或其他食物中的菌絲體可以有不同的大小，每天分叉的菌絲其長度可達1公裏。真菌是以尋找營養源的方式生長的。
一些真菌腐蝕著有機物質，另一些則給動植物造成了病害，還有一些是植物的伴侶，因為它們向植物提供礦物質營養，而從植物那裏得到自己不能產生的營養。當很多人食用著各種體積、顏色和形狀的蘑菇時，另一些人則在忍受它們所導致的疾病。各種各樣的真菌被應用在傳統醫藥上，它們可用於治療皮膚出血、痢疾、便秘、潰瘍和丘疹。現代醫藥還從真菌中提取多種抗菌素，其中的幾種產品被用於治療不同的疾病，如癌症等。從真菌中提取的一些藥品甚至可以治療被移植器官的排斥反應。
除了真菌在生物界具有巨大的用途外，作為物質來源並由於其生物活性，它們還是植物生長的刺激劑（菌根形成的真菌）。另一方麵，從遠古以來，人類在製作麵包、溶劑和傳統飲料（龍舌蘭酒、特帕切酒和仙人掌果酒等）時就一直在使用發酵劑，通過發酵，人們還獲得了葡萄酒和啤酒。
可食用的真菌多於有毒的真菌。應用在食品上的幾種真菌有極高的經濟價值，它們早已成為商品。真菌還有其他好處，特別是可以幫助我們解決日益增多的垃圾這一迫在眉睫的問題。大部分固體垃圾，無論是工業農業還是家庭產生的，都含有大量的有機物質，特別是纖維、半纖維和木質素（很難被生物降解且汙染性極強）。由於使用了微生物（包括真菌）的生物轉化技術，人們就可以把這些廢物變成有用的物質（供人類和動物使用的蛋白質、樹脂、塑料和生產聚合物的原材料）。
此外，各種各樣的寄生真菌對於用生物方法控製植物病蟲害來說有著很高的價值，這比使用殺蟲劑要經濟得多。真菌還具有重要的社會價值，從人類進入文明社會以來，人們就把它們應用在很多宗教儀式上。
據估計，地球上現有的真菌種類超過100萬，但被專家研究的隻有約7萬種。很多國家的植物、特別是森林是多種真菌的自然棲息地，然而它們正在被大規模破壞，給生物多樣性和生態環境造成了嚴重問題。與此同時，多種真菌已經消失，一些真菌在全世界已瀕臨滅絕。
第八節 秋葉養林之謎
當白天變短，水銀柱開始下降的時候，上百萬美國人前往山區，凝望閃耀著緋紅、橙黃和金色樹葉的森林。這是大自然在單調的冬天來臨之前的最後放縱。秋葉奇景美麗，但也許體現了更重要的東西。鮮豔的色彩，尤其是紅色，可能表示樹木竭力擺脫昆蟲、汙染和幹旱的傷害。美國林業局植物學家保羅·沙伯格說：“這也許是壓力的一個跡象。”
沙伯格和其他生物學家正在解決一個大多數人都沒有認識到的未解之謎，即為什麼有些闊葉樹在秋天變成紅色，而非黃色或橙色。他們還試圖確定，環境因素是否影響色彩改變的時間和程度。
在東部和中西部，答案不止會引起一時的興趣。在那些地區，秋葉旅遊是樁大生意。但是目前，科學對葉子不按時變色還無能為力。天氣會影響秋葉變色的時間和程度。沙伯格說2003年偏暖，使美國東部的大部分地區樹葉變色的高峰時間晚了一周或更多。
數十年來，生物學家認為，葉子變色是樹木和其他闊葉植被準備過冬而進入休眠狀態的偶然副產品。在春季和夏季，植物和樹葉是綠色的，因為它們產生葉綠素。葉綠素是一種利用太陽光幫助從二氧化碳、水和其他營養物質製造養料的色素。但是到了秋天，白天變短，夜晚變涼，促使植物停止光合作用，將水和養料輸入和輸出葉子的葉脈堵塞，把葉子連到樹上的細胞退化，直至葉子脫離，落到地上。
葉子在掉落之前會變色，顯露出其他色素。後者為在葉子生長季節產生的壓倒性的綠色葉綠素所掩蓋。有些樹葉因為含有葉黃素而變黃，其他樹葉因含有胡蘿卜素變成橙色。但是很多樹木在秋天產生另一種色素——花青素，使樹葉變成紅色或紫色。科學家一度認為，花青素沒有用，隻是葉脈堵塞時困在葉子中的糖分的一種產物。美國威斯康星大學麥迪遜分校的植物生理學家威廉·霍克說，如今，“我們知道大自然比那更有效”。
在過去幾年，生物學家提出種種設想，認為花青素發揮遮光劑、防凍液、抗氧化劑和驅蟲劑的作用。如今很多科學家認為，花青素幫助樹葉免受過量陽光的傷害，使樹木在秋天能夠延長進行光合作用的時間，儲存更多養料。
第九節 為什麼葉子在秋天會變色
秋天葉子急劇變色的原因是相當複雜的。從根本上來說，葉子為樹提供了生存和成長的養料。春天當葉子伸展開不久，新的嫩葉就開始通過叫做光合作用的過程來製造養分，這是一個利用陽光的能量將植物從泥土和空氣中所吸收的原料結合起來的複雜過程。植物光合作用所需要的基本要素是陽光、水和二氧化碳，二氧化碳也就是我們呼吸時呼出的氣體。
二氧化碳通過葉子表麵的小孔進入葉中；水由根從泥土中吸入植物體內，並通過細小的脈絡傳遞到葉子中。當這些半成品到達葉中並接觸到陽光後，就發生了光合作用，為植物自己製造出了養分。在葉子中有一種叫葉綠素（綠色色素）的微小粒子。這種綠色素不僅僅賦予了葉子綠色的顏色，它也確保光合作用能順利進行。
在秋天光照逐漸減少，樹木就會停止製造養分。因為光合作用結束了，葉綠素也不再需要了，於是葉子就把它破壞了。由於綠色開始消退，那些被綠色遮掩住的黃色和桔紅色色素就開始顯現。亮紅色的顯現需要明亮的光照和涼爽的晚間氣溫。在每年的霜凍初期，葉子的顏色更接近於褐色。
第十節 植物為何也有血型
大家知道，人和動物的血液中都含有紅細胞，在紅細胞的表麵有一種特殊的抗原物質，正是它決定了血液的類型，即我們通常所說的“血型”。而使人感到驚奇的是，人們發現植物也有血型。一名日本科學家認定植物有血型。他研究了五百多種被子植物和裸子植物的種子和果實，發現其中60種有O型血型，24種有B型血型，另一些植物有AB型血型，但就是沒有找到能夠斷定是A型的植物。植物既沒有紅色的血液，又沒有紅細胞，怎麼會有血型呢？這一科學之謎，引起了科學家們的關注。
後來人們研究證實，植物體內確實存在一類帶糖基的蛋白質或多糖鏈，或稱凝集素。有的植物的糖基恰好同人體內的血型糖基相似。如果以人體抗血清進行鑒定血型的反應，植物體內的糖基也會跟人體抗血清發生反應，從而顯示出植物體糖基有相似於人的血型。比如，辛夷和山茶是O型，珊瑚樹是B型，單葉楓是AB型，但是A型的植物仍然沒有找到。