《我包罗万象》作者：埃德·扬
今天我们要讲的书，叫作《我包罗万象》。这是一本关于微生物的科普读物，作者是世界著名杂志《大西洋月刊》的科学记者埃德·扬。这本书曾经获得文津图书奖、中国自然好书奖·年度国际作品奖，同时得到了比尔·盖茨和马克·扎克伯格的推荐，可以说这是一本不可多得的科普经典之作。
接下来，就让我们走进本书的精华版讲解。
无处不在的微生物
提到微生物，有人可能会觉得它们微不足道，因为它们渺小到我们用肉眼根本看不到的程度，也没有复杂的组织结构，和我们人类比起来，实在显得有点不起眼。可如果你也这么想那就错了。因为，在地球长达45亿年的历史中，微生物才是当之无愧的绝对主角。
我们人类大约是从五百万到七百万年前出现的，听起来似乎已经很久了，但是，微生物差不多在四十亿年前就在地球上诞生了。在地球寿命的大半时间里，微生物都是地球唯一的生命形态。所以，微生物是地球的绝对主角，这个说法一点都不夸张。
那想要成为地球的主角，不仅要活得时间足够长，还要有很强的存在感。而在存在感方面，微生物也几乎做到了极致。至今，科学家在已经探明的地球上的任何角落，都发现了微生物的足迹。比如在珠穆朗玛峰上，在马里亚纳海沟底部，在滚烫的岩浆里，在冰封的南极冻土冰层中，我们都能看到微生物的身影。其中有些地方条件十分恶劣，我们人类根本无法存活，甚至无法到达，只能通过科学仪器去探测，但微生物却能在这些地方安然无恙的生存，可见微生物的生命力有多么强大。
不过，有人可能会说，虽然微生物遍布整个地球，但是论影响力，还是我们人类更厉害。其实还真未必如此，就拿大气组成来说，我们人类想要活着，就要时刻不停地呼吸氧气，氧气浓度太低了，人会缺氧，氧气浓度太高了，人又会醉氧。在地球的大部分陆地上，氧气浓度都保持在适宜人类呼吸的范围里，而这正是依靠微生物发挥的作用。
科学家研究发现，我们呼吸的氧气有超过一半来自海洋中的细菌。这些海洋中细菌通过光合作用，吸收太阳能和二氧化碳，排出氧气，从而调控着地球大气的组成。如果没有这些细菌的话，我们恐怕很快就要陷入缺氧的境地了。
微生物不仅帮我们制造氧气，还是高效的“清洁工”，它们可以把土壤中的有害物质分解成可以被植物吸收的碳、氮、硫、磷等营养元素，使土壤变得肥沃。通过微生物对土壤中化学物质的有序循环，人类才能进行有规律的农牧业生产。所以，别看今天我们人类已经上天入地，无所不能，但是我们依然生活在一个被微生物掌控的世界里。
此外，作为地球上的主角，微生物在数量上自然也遥遥领先的。不过，如果你要问地球上究竟生存着多少微生物，那么即使是最顶尖的生物学家也无法给出一个准确的答案，因为微生物实在是太多了。打个比方，我们常说宇宙中的星星比地球上的沙子还多，但就在此时此刻，一个人肠道里生存的微生物数量，就超过了整个银河系中的天体数量。
事实上，地球上出现过的所有动植物，全部都是由微生物演化而来的，就连我们人类也不例外。
我们知道，人体是由一个个细胞组成的，这些细胞有一个专业名词，叫作真核细胞。每个真核细胞都有相同的内部结构，包括一个细胞核，线粒体，还有其他一些组成部分。真核细胞的这种结构是由两种微生物创造出来的，它们分别是细菌和古菌。
在大约20亿年前，一个古菌不知道出于什么原因吞噬了一个细菌，但这个细菌并没有死掉，而是在古菌体内存活了下来，并且逐渐演化成了线粒体，于是，世界上第一个真核细胞由此诞生了。
在之后的数亿年时间里，这个真核细胞从单细胞生物逐渐进化到多细胞生物，再之后，诸如植物、恐龙、哺乳动物这些生物才陆续被演化出来。因此，这个真核细胞毫无疑问，算是我们所有动植物的共同祖先。
第一个看到微生物的人
然而，微生物的地位如此重要，数量也如此庞大，但是我们人类直到很晚的时候，才真正发现了它们。人类第一次看到微生物发生在三百多年前，而那位发现微生物的人，就是历史上赫赫有名的显微镜改良者——列文虎克。
1632年，列文虎克出生于荷兰代尔夫特市的一户普通家庭。小列文虎克的成长经历十分坎坷，他的父亲早逝，母亲两度改嫁，这让小列文虎克只能被寄养在叔叔家里。16岁那年，列文虎克就被送到一家布料店里当学徒，这样一待就是几年的光景。
成年后，列文虎克离开了原先那家布料店，经营起了一家属于自己的布料店。列文虎克工作非常认真，每次进货的时候，他都要用放大镜仔细检查布料的品质，即便如此，列文虎克还是觉得放大镜没法让他看得足够仔细，他需要一个放大倍数更高的工具。于是，列文虎克开始对镜片产生了浓厚兴趣。他白天照常经营着布料店，到了晚上，他就钻回家里磨制镜片。为了实现目标，列文虎克把镜片磨出各种各样的形状，最终功夫不负有心人，在经过了反复的尝试之后，列文虎克终于研制出了一种放大倍数高达270倍的镜片。
这个镜片的体积非常非常小，列文虎克必须把脸贴上去，眼球几乎碰到镜片，才能用它观察物体。为了方便观测，列文虎克把镜片安装在了两片黄铜片中间，再用螺丝把它固定住，而这让它的外形看起来完全不像是现在的显微镜，倒是和门铰链有几分相似。
虽然列文虎克制作的这个镜片外形很奇特，但它却是当时世界上最优秀的显微镜，和它同时代的胡克显微镜仅仅拥有50倍的放大倍数，还不及列文虎克显微镜的零头。
列文虎克制作显微镜的初衷，是帮助他检测布料用的。可是很快，他就迷上了用显微镜观察周围的一切事物。有一天，列文虎克无意中用显微镜观察了几滴水，结果却令他惊讶不已。在显微镜下，列文虎克看到了水滴里有成千上万个渺小的生物，它们有的在上下左右移动，有的在原地转圈，眼前的一切对列文虎克来说都太神奇了。紧接着，列文虎克从其他不同来源的水滴中，看到了相似的画面。所有这些水滴里，都生活着数不清的、形状各异的微小生物。后来，列文虎克在自己的口腔碎屑中也看到了微生物的身影。
当列文虎克把他的这些观察成果公之于众后，科学界瞬间轰动了起来。所有人都对这些微小的生物感到好奇，同时又对它们的存在感到不可思议。人们第一次知道，在我们生活的世界里，到处遍布着微生物，而列文虎克也当之无愧地成为了第一个看到微生物的人。
为了表彰列文虎克的贡献，当时最权威的英国皇家学会破格提名他当选为学会会员，尽管他一天大学都没有上过，一句英语也不会说，甚至就连一次学会的会议都没参加过，但这都不妨碍他成为英国皇家学会最负盛名的会员之一。
列文虎克第一次把微生物带进了人类的视野之中，由此开启了人类对于微生物的研究，他也因此被誉为“原生动物学和细菌学之父”。2014年，在距离列文虎克的家乡代尔夫特仅有64公里远的地方，建立起了一座微生物博物馆，这是世界上第一座以微生物为主题的博物馆，馆内展示了许多微生物标本，以及放大的微生物模型。而在博物馆的入口处，就摆放着一个列文虎克显微镜。
微生物塑造了动物的身体
在列文虎克第一次揭开了微生物的面纱以后，科学家们开始对微生物展开了更加深入的研究。他们发现，微生物并不是单纯寄生在动物身上，它们还对动物的发育和生存有着巨大的影响。
比如，在太平洋的海水中，生活着一种名叫夏威夷短尾乌贼的动物，它的体型和一只高尔夫球差不多大，而它最大的特长是能够隐身。如果你站在一个装有夏威夷短尾乌贼的水族箱前，你很可能会以为这是一个空的水族箱。有意思的是，这种乌贼之所以能够隐身，就是拜细菌所赐。
在这种短尾乌贼的体内，有两个腔体，乌贼幼体在出生的时候，就会摆动起纤毛，吸附水中的微小颗粒，这些颗粒中包含一种叫作费氏弧菌的细菌，这正是乌贼所寻找的细菌。当乌贼腔体内的费氏弧菌达到5个以上后，乌贼基因中的计数器就会打开，让乌贼释放出一种化学物质，杀死乌贼腔体内的其他细菌，唯独留下费氏弧菌。同时，乌贼还会分泌出一种专门吸引费氏弧菌的粘液。短短几个小时以后，乌贼腔体内就会充满费氏弧菌。这种细菌可以发出微弱的光芒。在白天，这种微光会让乌贼和太阳光融为一体。到了晚上，乌贼又可以藏匿在月光之中。这就是夏威夷短尾乌贼隐身的秘诀。
再比如，在非洲草原上，鬣狗演化出了一种臭腺，它位于鬣狗的尾巴下面，可以分泌出不同颜色、气味和浓稠度的膏状物。这些膏状物就像名片，可以向其他鬣狗传递自己的性别、年龄、健康状况等信息。
除了鬣狗以外，像臭鼬、老鼠、蝙蝠等其他哺乳动物也都会通过臭腺或尿液释放信息。而所有这些动物释放的化学物质，其实全都是依靠微生物来生成的，如果没有这些微生物，这些野生动物就无法实现交流，也就无法找到彼此，繁衍生息。
事实上，微生物不仅影响着那些野生动物，也大大影响着我们人类。科学家就发现，肠道微生物群落和我们的大脑发育、情绪变化都有着密切的关联。比如，患有自闭症的儿童，往往就会出现腹泻等肠胃功能紊乱的问题，这是因为自闭症儿童的肠道微生物群落和健康儿童有着很大差别。
在自闭症儿童的肠道里，存在着一种特殊的微生物，它能释放一种叫作4-乙基苯基硫酸盐的毒素，这种毒素会随着血液进入大脑，从而影响脑部发育。对于成年人来说，如果肠道微生物群落发生变化，也可能引发人的焦虑、抑郁等情绪。目前，一些医疗机构已经在治疗抑郁症的过程中，采用了微生物疗法，其原理就是让患者的肠道微生物群落恢复到正常水准。
失控的微生物会带来灾难
微生物可以说是介入到了动物生存和发育的方方面面。而一旦微生物变得失控，也可能引发一场灾难。
珊瑚是一种生存在海洋中的动物，为了保护自己柔软的身躯，珊瑚生长出一种石灰质的坚硬骨骼，这些骨骼彼此相连，就形成了美丽的珊瑚礁。经过数亿年的发展演化，珊瑚遍布到整个地球的海洋中。不过近年来，珊瑚礁的面积正在急速萎缩，科学家估算，全球有大约三分之一的珊瑚已经濒临灭绝，这就意味着我们可能很快就见不到这些漂亮的生物了。
而导致珊瑚走向灭绝的罪魁祸首，首先是我们人类。人类生产生活排放出大量的二氧化碳，导致全球气候变暖，海水温度也随之提升。另外，二氧化碳溶解到海水里，形成碳酸，会导致海水酸化。最后，人类的航海活动和垃圾排放，也对海洋构成了很大的破坏。
受以上因素影响，在珊瑚之间开始流行起几十种疾病，包括白痘、黑带病、红带病、粉红斑病等等，而其中每一种疾病对珊瑚来说都是毁灭性的。
那么，相比于其他物种，为什么珊瑚对于气候变暖、海水酸化会更加敏感呢？答案就藏在珊瑚身上的微生物中。在珊瑚体内居住着各种藻类，这种微生物盘踞在坚硬的珊瑚礁上，以此避免被海水冲走，同时，藻类也会给珊瑚提供各种营养物质作为回报。二者互利共生，谁也离不开谁。可是，随着气候变暖等问题出现，脆弱的藻类开始受不了了，它们从珊瑚的身上搬走，去寻找更适合居住的地方。而那些被藻类抛弃的珊瑚已经无法适应、独立生存，于是死亡接踵而至。
除了对珊瑚有影响，微生物也可能对我们人类社会构成致命威胁。在非洲的马拉维，流行着一种名叫夸希奥科的疾病，这种病专挑那些营养匮乏、身体瘦弱的人下手。由于马拉维是一个非常贫困的国家，很多国民都吃不饱饭，所以夸希奥科病才会在这里肆虐。
得了这种病的人，会出现四肢浮肿、肝脏变大、皮肤发炎等症状，生命健康将受到严重打击。而夸希奥科病也是一种由微生物引起的疾病。这些微生物能够入侵病人的肠道，攻击病人的消化系统和免疫系统，导致刚才说的那些痛苦的病症出现。一般人的肠道比较健康，所以不容易受到外部微生物的入侵，但是对于长期饥饿的人来说，他们的肠道变得很脆弱，原本协助消化和保护肠道的微生物群落逐渐消亡，这才给了那些致病微生物以可乘之机。
由此可见，无论是在自然环境中，还是在我们的人体内，保持生态平衡是多么重要的事情。虽然人类的科技已经十分发达，但想要保持生态平衡，我们依然无法仅凭自己的力量，我们需要与微生物共同合作，去维护地球的和谐与稳定。
利用微生物能获取惊人的力量
除此之外，我们也要意识到，虽然有时候，失控的微生物会给生态平衡造成巨大的影响，但更多的时候，微生物对自然界中的各种生物是有利的。
比如，前面提到，在我们的肠道内，有一些帮助我们消化的微生物，这些肠道微生物对于所有哺乳动物来说都是不可或缺的。尤其是对食草动物而言，如果没有了肠道微生物，它们可能都会饿死。这是因为，食草动物每天要吞食大量植物，这些植物中富含纤维素、半纤维素等复杂的化学物质，食草动物没办法直接消化掉它们，只有在微生物生成的化学酶的帮助下，食草动物才能把植物中的纤维素转化为可以吸收的营养。据相关研究显示，微生物带来的这部分能量，占据了食草动物每天所需总能量的70%。所以说，食草动物根本无法离开这些肠道微生物。
对于人类来说也是一样，我们每天摄入总能量的大约10%，也是由肠道微生物从植物中吸取出来的。如果你是一位素食主义者的话，这个比例还要再高一些。
对于另外一些动物来说，微生物不仅能帮助消化食物，还能帮它们解毒。比如生活在北美沙漠地带的荒漠林鼠，由于当地十分干旱，植物稀少，比较常见的植物只有一种，叫作石炭酸灌木。但是这种灌木的叶片中含有剧毒，能够摧毁动物的肝脏和肾脏。一般的动物根本无法以此为食。可荒漠林鼠却不怕这种剧毒，因为在它的肠道内，生存着一种能够分解毒素的细菌，所以不管它们吃下去多少有毒的灌木，依然可以毫发无伤。
当科学家把荒漠林鼠肠道内的微生物移植到其他小动物的身上后，他们发现这些小动物也具备了解毒的能力，这说明荒漠林鼠的解毒能力和它自己无关，完全是仰赖于微生物的帮助。
微生物的明日世界
以上的这些案例告诉我们，微生物既可以成为我们的敌人，也可以成为我们的伙伴。随着科技的进步，我们可以越来越好地掌控微生物，让它为己所用。比如当有害的、致病的微生物出现时，我们可以用抗生素消灭它们。当身体里缺少有益的微生物的时候，我们可以通过益生菌药物，给体内补充微生物。我们可以把微生物控制在让它们为我们服务的范围里，同时也给微生物提供生存空间。
总而言之，对待微生物的基本逻辑是一样的，那就是要掌控平衡。面对大自然，我们要尽力维护生态平衡，避免对生态造成破坏。对我们个人来说，也要在饮食结构和生活习惯上保持平衡，不去打破体内的微生物群落，与微生物建立起和谐相处之道。
