5.微生物的發現
在我們的地球上，生活著各種各樣的生物，除了我們看得見的動物、植物以外，還有一個肉眼看不見的生命世界，生活在這個生命王國中的居民，數量比動植物要多得多，這就是微生物世界。
微生物的存在比人類早得多，化石記錄表明，早在32億年前，地球上就有微生物了。
人類雖然用肉眼看不見這些小生命，但它們卻始終伴隨著人類，對人類的生活和生產產生著巨大的影響。
微生物可以使人們患可怕的疾病，曆史上由於瘟疫，曾使整個村鎮變為無人之地；微生物也不是全都對人類有害，在人體中就駐紮了許多微生物，沒有它們人會患病甚至有生命危險；微生物還是人類工農業生產的幫手，從古老的釀酒製醬到現代製藥、找礦、冶金、清除汙染，處處都用得著它們。
可是，在很長一段時間裏，在人們對數學、物理、化學、天文學已經有了相當了解的時候，對微生物卻一無所知。一直到了17世紀中葉，發明了顯微鏡之後，借助於人類的新“眼睛”，人們才發現了這個肉眼看不見的神秘世界。
列文虎克的發現
300多年以前，在荷蘭的德爾夫特市有一個開布店的小商人，他還兼任著市政廳的看門人。鄰居們發現，這個看門人好像著了魔，每天不是不停地磨透鏡，就是一動不動用他自製的顯微鏡在觀察什麼，這個看門人就是列文虎克。
列文虎克從小就失去了父親，16歲時，為了維持生活，他不得不到一家布店當學徒。列文虎克沒有受過正規教育，社會就是他的大學。他從眼鏡工匠那裏學會了磨製透鏡的手藝，還從煉金術士那兒學習了金銀匠手藝。
早在古希臘、古羅馬時代，人們就發現，做成某種形狀的玻璃不僅能把光聚成一個點，還可以把物體放大。1590年左右，荷蘭的詹森兄弟發明了顯微鏡，它是由一組透鏡做成的。早期的顯微鏡做得很粗糙，並且不能消除像差，如果你想進一步放大，被放大的物體就會變得模模糊糊看不清。
列文虎克仔細研磨那些一點氣泡也不含的玻璃，直到它們的表麵變得非常光滑均勻為止。他還給他的寶貝透鏡鑲上銅的甚至金銀的框。盡管列文虎克的透鏡很小，最小的直徑才有3毫米，卻可以毫不變形的把物體放大200倍。
這個看門人像個小孩子一樣好奇，他不加選擇地把凡是他想到的東西拿到顯微鏡底下來觀察，什麼牛眼睛、羊毛、海狸毛、蒼蠅頭、蜜蜂刺、虱子腿、自己的皮膚碎屑、血液等等，都是他的觀察樣品。
他把被觀察物固定在透鏡的一側，一看就是幾個小時，然後把觀察到的現象都詳細記錄下來。為了看得更仔細，他常常把被觀察物固定在透鏡下，幾個月不動，甚至永遠固定在那兒。為了觀察新的東西，他隻好另外再做一台新的顯微鏡。就這樣，他一生一共製作了419架顯微鏡，在他的屋子裏，擺滿了大大小小的顯微鏡。
顯微鏡為列文虎克展現了一個從來沒有人見過的奇妙世界。他發現了人的精子，看到了人的紅血球，觀察到了血液是怎樣在蝌蚪尾巴裏的毛細血管中流動，然而他最重要的發現是看到了微生物。
一次，列文虎克把一滴淤積在院子中的雨水放在顯微鏡下觀察，天呐，他簡直不敢相信自己的眼睛，在這滴清澈透明，看似什麼也沒有的雨水中竟然生活著許多小東西，它們靈活地遊動著，會吞吃食物，並且還能繁殖。列文虎克斷定它們是活生生的小生物，他管它們叫小動物，實際上這是微生物中的一類——原生動物。
列文虎克的顯微鏡每改進一步，就能看到更微小的東西，1683年，他發現了細菌。
列文虎克找到一個牙齒很不好，從不刷牙的老頭，從他的牙齒上取下一點白垢，加水稀釋後放到顯微鏡下觀察，竟然人的口腔中隱藏著這樣多的小動物，有的像小棍慢慢地移動，有的像魚一樣來回穿梭，他驚歎地記錄道：“在一個人口腔中生活著的小動物，比整個王國的居民還要多!”
列文虎克把他的發現一一記錄下來，並畫出圖，寄給英國皇家學會，這是歐洲當時最高的科學權威機構。
他的發現使那些有學問的科學家們驚歎不已。起初，許多人不相信這個看門人的發現。皇家學會派出物理學家胡克和植物學家格魯，找來最好的顯微鏡，結果證實了列文虎克講的全是真實的。
1680年，列文虎克當選為英國皇家學會會員。這個沒有學曆曾被人看不起的看門人以他的許多重大發現成了聞名世界的科學家。俄國彼得大帝到荷蘭考察造船，前來向他表示敬意。英國女皇駕臨這座小城，為的是從顯微鏡中看一眼連至高無上的皇帝也無法看到的小動物。
列文虎克從1632～1723年一直活了91歲，他一共向皇家學會寄送了375篇論文。
自然發生說與母體說
在中世紀以前，人們相信，許多低等生物是自然產生的，比如肉腐爛了，就會長出蛆來，黴爛的麥子會生出老鼠。這就叫自然發生說。
第一個向自然發生說發出挑戰的是意大利醫生雷荻。他做了一個實驗，把兩塊肉分別放到兩個容器中，一個容器上蓋有紗布，一個不蓋。過了幾天，沒有蓋紗布的那塊肉上長出蛆來，蓋紗布的那塊肉雖然也腐爛了，臭氣熏人，卻沒有生蛆。
雷荻認為，是蒼蠅在肉上產的卵，變成了蛆。用顯微鏡，人們果然發現了蒼蠅卵。自然發生說被擊敗了。
可是不久，微生物被發現了。自然發生說又複活了，許多人相信，至少這種看不見的微生物是自然產生的。
意大利博物學家斯帕蘭紮尼不同意這種觀點，他堅信，微生物像其他動物一樣，也必有母體。
斯帕蘭紮尼準備了兩組瓶子，都盛有肉湯，一組開口，可以讓空氣進入，一組煮沸，把各種微生物都殺死後再密封起來。頭一組瓶子中很快長滿了細菌，而第二組瓶子存放很長時間，始終沒有細菌。
斯帕蘭紮尼還巧妙地把一個微生物趕到清水中，在顯微鏡底下，看到這個杆狀細菌中間慢慢變細，分裂成兩個細菌，若幹分鍾後，這兩個細菌又分裂成4個……這清楚地表明，微生物也有母體，微生物來自微生物。
但是，許多生物學家還是不服氣。不管采用什麼方法煮沸的湯，隻要一接觸涼爽空氣，要不了多久，裏邊就會有許多微生物，也許微生物是借助空氣中的化學物質生成的。
整整一個世紀，生物學家們為此爭論不休，直到1862年，這個問題才由現代微生物學的創始人路易斯·巴斯德解決了。
巴斯德製作了一個有橫著放的S形長頸的瓶子，空氣能通過S形瓶頸出入瓶子，可是塵埃顆粒卻無法通過彎曲的長頸，都聚集在瓶頸彎曲部分的底部。巴斯德將瓶子中的肉湯煮得冒了氣，這樣瓶子和瓶頸中的微生物都被殺死了。幾個月過去了，盡管新鮮空氣能不斷接觸到瓶子中的肉湯，湯中也沒有長出微生物。
自然發生說被徹底埋葬了。正像小鳥是由鳥下的蛋孵化而成，蒼蠅是由蒼蠅卵變成的，微生物也隻能來自另一個同類的微生物。
揭開發酵的秘密
隨著顯微鏡的進步，人們發現的微生物的種類越來越多了。可是，微生物究竟與人類有什麼關係，這種幾乎無處不有的小生命在人類生活中起著什麼樣的作用呢?第一個完整揭示微生物奧秘的就是剛才提到的巴斯德。
巴斯德1822年出生在法國東部的多爾鎮，他的父親是個製革匠。由於家境貧寒，他曾被迫停學和半工半讀，21歲時考入巴黎師範學校。受到著名化學家杜馬的影響，巴斯德走上了化學研究的道路。這個有著火一般求知欲、狂熱工作熱情的年輕人，很快就做出了驚人的成績。他揭開了酒石酸有不同旋光性之謎，提出同樣化學成分的物質所以旋光性不同，是因為有不不同的分子結構，這就是同分異構現象。
1854年，小有名氣的巴斯德出任裏爾大學理科係主任。
釀酒業是裏爾的重要工業。可是當地的釀酒廠卻遇到了一個難題，他們釀造的酒不知什麼原因常常變質發酸，隻好一桶桶倒掉。不僅裏爾，整個法國每年都有大批酒因變質發酸而蒙受巨大的損失。
年輕的化學家的到來，使這裏的釀酒廠廠主似乎看到了救星，因為當時人們都認為釀酒是一個化學過程，他們請求巴斯德幫助他們解決酒發酵的問題。
巴斯德來到釀酒廠，仔細觀察研究整個釀酒過程。他取了幾滴酒放在顯微鏡下觀察。酒裏邊有許多圓形、橢圓形的微生物，有的邊上還長出小芽。原來是這些酵母菌使糖變成了酒精。
可是酒為什麼會變酸呢?他將好酒和變質的酒分別放在顯微鏡下觀察。在那些變酸了的酒中，小球狀的微生物不見了，取代它們的是杆狀微生物，正是這些產酸的菌使酒變酸了。
症結找到了。巴斯德向釀酒廠的廠主們建議，當酒釀好以後，用文火緩緩加熱，到約60℃，殺死其中的細菌，然後把酒密封起來，這樣酒就可以保存很長時間不變質了。這種用緩緩加熱殺死微生物的防腐方法就叫巴氏消毒法，現在還廣泛用以消毒牛奶、啤酒等。
大批的酒得救了，酒廠的老板們對巴斯德感恩不盡。
法國政府獲悉巴斯德發明的這一方法後，特地派了一艘巡洋艦，裝了6500升用巴氏消毒法處理過的酒和500升未經處理的酒，從法國啟航，遠渡重洋，駛向非洲。當幾個月後到達目的地時，人們驚異地發現，凡是用巴氏消毒法處理過的酒都醇香撲鼻，風味依舊，而那些沒有處理過的酒都酸得不能喝了。從此巴氏消毒法不脛而走，傳遍全世界。
接著，法國中部的人要求巴斯德挽救他們的製醋業。因他們釀造的醋，時間一久就失去了醋味。
於是，巴斯德又奔往圖爾。他在漂在醋缸上的醋垢中發現許多短棒狀的菌，這就是醋酸杆菌。經過仔細研究，巴斯德搞清楚了，這些醋酸杆菌一開始使酒精變成醋，可是當全部酒精變成醋後，它們繼續發酵，使醋又變成了二氧化碳和水，於是醋味就消失了。
巴斯德建議，在醋剛剛釀好後，加熱殺死這些醋酸杆菌，醋就不會變質了。
是的，早在幾千年前人們就在利用微生物的發酵產物釀酒製醋，但人們並不知道這是微生物的功勞，是巴斯德揭開了這個秘密。今天，人們在現代發酵罐中，利用微生物生產各種各樣的生物製品，追根溯源，我們還應當感謝巴斯德呢，難怪有人把他稱作生物工程之父。
微生物和疾病
巴斯德對人類的一個更偉大的貢獻，是發現了微生物和疾病的關係。
在巴斯德那個時代之前，瘟疫經常奪去成千上萬人的性命。例如14世紀的一場黑死病，就曾使歐洲1／3的人喪命。
可是過去，人們不知道疾病的原因，以為生病是鬼魂附體或上帝的懲罰。就是在一些發達國家，醫生們能做的也不外乎是讓病人多加休息，加強營養，呼吸新鮮空氣。外科醫生們能給人擠出膿血，接好骨頭，可是許多病人手術雖然成功了，卻死於感染。
那麼，巴斯德是怎樣發現細菌致病的呢?
1865年，一種奇怪的病威脅著法國南方的養蠶業，農民們養的蠶不知為什麼紛紛病了，蠶的身上長滿了黑色的斑點，不吃桑葉，也不吐絲做繭，成批成批的死亡。
農民們聯名給政府寫信，請求派專家來拯救瀕臨破產的養蠶業。巴斯德拯救了法國的釀酒業、製醋業，這次人們又把希望寄托於他。巴斯德的老師杜馬也寫信請巴斯德幫助他家鄉的農民製止這場災難。
巴斯德雖然從未接觸過蠶，但他的信條是“幫助人類”。他帶著顯微鏡來到南方蠶區，向農民們學習養蠶的知識，仔細觀察蠶的生長過程，千方百計尋找蠶得病的原因。
巴斯德把病蠶碾成粉加水，取出一滴放在顯微鏡下觀察，他看到在病蠶的體內有一粒粒橢圓形的棕色的微生物，而健康蠶體內卻沒有這種微生物。巴斯德還發現，健康的蠶如果吃了被病蠶糞便汙染了的桑葉，也會傳染上這種病。事情很清楚，正是這種微生物侵入蠶體使蠶生病的。
酒可以加熱殺死其中的微生物，怎樣消滅藏在蠶的身體內讓蠶得病的微生物呢?巴斯德教給農民一個辦法，那就是等雌蛾產完卵後，把雌蛾碾成粉，放在顯微鏡下觀察，如果有細菌，就把雌蛾連同卵子一起燒掉，如果沒有細菌，就把卵保存下來做種。
巴斯德奮鬥了6年，終於製服了蠶病。
細菌能使蠶得病，那麼人類的傳染病又是怎樣引起的呢?為什麼人類得傳染病時也是一批批地發病，得同一種病的人症狀都差不多呢?巴斯德反複思考著這些問題，他提出人類的傳染病也是這種肉眼看不見的微生物在作祟，細菌從有病組織轉移到健康組織，健康組織也就會得病。