微生物学涂色绘本书（中文翻译版）

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1 微生物对人类的重要性（IMPORTANCE OF MICROORGANISMS TO HUMANS）
　　我们生活在一个微生物的世界中。人体每一次呼吸都会将成千上万的微生物带入体内。一捧肥沃的土壤可能包含数十亿微生物，其中绝大部分微生物对人类有益，这些微生物可分解生物体内的物质使之进入生态循环，可用于食品和工业生产，可作为科学研究的工具，等等。然而，有些微生物可感染人体引起疾病。本章将举例简要说明微生物是如何影响人类生活的。
　　浏览右边的插图，为6组标题中的每一组选择适当的颜色，给空心文字标题a ～ b2及相关的食物涂色，面积大的区域用明亮的颜色，试着选出能够明确显示细节的颜色。
　　几个世纪以来，社会习俗和传统使人们能够接受并且享受一些由微生物参与生产的食物。通过发酵，微生物可以转化食物中的有机成分。例如，天然存在于黄瓜中的细菌可将黄瓜组织细胞部分降解而使其变成美味的腌菜（a1）。香肠（a2）的美味来自于肉和香料中的微生物生长代谢的作用。香肠中微生物种类不同，其代谢产物不同，因此香肠可具有不同的风味。在烤面包和面包卷（a3）时，面包师在生面团中加入酵母可代谢产生糖类，同时生成二氧化碳，生面团开始发酵。许多乳制品都是通过微生物活动产生的。例如，奶酪的生产经历了加热牛奶、添加酶凝固乳蛋白、将凝乳与细菌或霉菌混合的过程。在奶酪制作成熟的过程中，微生物的作用及其产生的不同化学物质，决定了奶酪多种多样的口味。例如，切达奶酪（b1）的味道需要借助成熟凝乳中生长的乳酸杆菌和链球菌所产生的酸类物质的作用。酸奶（b2）是另一种形式的奶制品，酸奶中的细菌能够将奶中的糖类转化为酸，从而使奶制品变得有酸味。
　　给标题c、c1 以及相关图形涂色。
　　微生物是自然界中最伟大的物质循环再利用的基础。例如，某些细菌可以从动物代谢废物中释放出氮气，而生长在豆科植物根瘤中的微生物，可通过利用分子态氮合成有机成分使得氮返回生物物质循环之中。这些化合物被释放到土壤中，可被植物如土豆，作为营养物质利用。
　　给标题d ～ d3涂色。
　　由微生物的代谢产物所制造的工业产品种类广泛，包括香水和抗生素（如青霉素）等各类产品。此外，在皮革（d1）制造中，细菌蛋白酶可将有机物碎片从动物的兽皮上清除。某些细菌可以产生促进有机物质转化的酶。果胶酶可以将植物中与纤维素结合的果胶分解，一旦果胶被分解，纤维素即可被纺成亚麻（d2）。另外，一些细菌可产酶而有利于纸张（d3）生产。例如，淀粉酶可以将长链淀粉降解成小分子量的淀粉，使得纸张更容易被淀粉上浆，由此增加了纸张的强度。
　　给标题e、e1以及放大的制药装置（显示为挂在使用者腰带上）胰岛素泵涂色。选用一种足够亮的颜色使细节不至于被模糊化。
　　许多微生物被用作模型和工具来研究生命的进程，这是因为微生物的化学成分与其他所有生物有机体化学成分相似。在基因工程技术中，可以把其他有机体的基因插入到细菌中，通过基因上携带的指令指导细菌合成大量化学物质，如胰岛素（e1）。胰岛素是一种维持机体新陈代谢过程的对生命至关重要的激素。在幼年开始患糖尿病的人群中，体内激素供不应求，经基因工程重组细菌生产的胰岛素可由图中所示的复杂制药装置大量制造。
　　给标题f、f1以及足部的感染区域涂色来完成绘图。
　　纵观历史，微生物作为疾病的传染性病原体对人类曾提出了严峻的挑战。例如，在人群间传播的鼠疫、天花、伤寒、梅毒和艾滋病等传染病就是由微生物感染所致。现代社会人类仍持续面临着微生物感染带来的生命威胁、疾患或不适。例如，真菌感染引起的疾病（f1，足癣）。
　　（彭宜红 译）
　　2 早期显微镜（EARLY MICROSCOPES）
　　微生物学是与微观生命相关的生物学分支。因为这种形式的生命不能被肉眼看到，所以其研究在很大程度上依赖于显微镜及显微检查技术的发展。目前尚不确定到底是谁发明了显微镜［尽管这项荣誉通常被归于荷兰的眼镜商詹森（Zaccharias Janssen），一位生活在17世纪早期的荷兰的眼镜制作者］。然而，科学家确信最早使用显微镜进行科学研究的两个人是罗伯特 胡克（Robert Hooke）和安东 范 列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）。
　　在涂色之前记录次序，选择对比性强的颜色。从上半部分的副标题“罗伯特 胡克显微镜”开始涂色。推荐给b使用亮色（如黄色）。给标题a和火焰涂色，然后给标题和结构f 涂色。
　　罗伯特 胡克是一名17世纪中叶的英国科学家。胡克大力宣传显微镜的科学价值，并且在1665年发表了一部描述如何制作显微镜的专著《显微观察法》（Micrographie）。书中包括57幅显微结构图解，这些图解展示了当时从未有人见过的迷人的生物结构。在这些图解中有鸟儿的羽毛、苍蝇的眼睛和蜜蜂的蜂针。他还绘制了一片软木的蜂窝状结构，并且将这些“小隔间”命名为“小室”，因为它们类似于修道院的小房间。胡克记录的有关软木细胞的描述确定了他在细胞生物学史中的地位。
　　依据今天的标准，胡克的显微镜可以说是十分原始的。其结构如下：光源（a）是火焰，通过一面镜子反射。光路（b）通过聚焦透镜（c），将光指向用一根大头针固定在基座上的标本（d）。显微镜由两块放大透镜（e）组成，安装在一个6in（英寸）（1in ＝ 2.5cm）长的管子的两端。眼睛（f）直接观察标本（软木）的放大图像（细胞）。尽管胡克制作的显微镜由于表面不均匀常发生图像扭曲失真的情况，但他却是第一个唤醒科学界对微观世界进行探索的人。科学家公认胡克最先观察到了微生物。他的成果包括对沙粒中两种真菌和至少一种原生动物的描述。然而，首次对微生物的详细描述还要归于列文虎克。
　　现在给下半部分的副标题“列文虎克显微镜”涂色。如前，从标题和结构a开始。与上面a、b、e、f使用一样的颜色。注意下半部分没有c和d。使用亮色给放大视野中h涂色，并给h1 涂上较深的颜色。
　　17世纪晚期，列文虎克，一位没有接受过大学教育或系统训练的荷兰商人开始学习磨制完美的柔性聚焦透镜。与胡克的显微双透镜相反，他制作的透镜由一个单透镜组成。由火焰（a）或一束阳光作为光源。一个垂直板上用两根银或黄铜制铆钉（图中未显示）固定了一个放大透镜（e）。可调节的螺丝确保样本夹（g）的位置，这样样本（h）就可以放在适合光路（b）的位置上，并且可以调节焦距。眼睛（f）看到的标本（微生物；h1）的放大图像在图右下角显示。
　　列文虎克的柔性聚焦透镜大概是帽子上别针的头部一样大小，通常情况下，它们可以把一个物体放大200倍（现今复杂精巧的学生显微镜可以把目标放大1000倍）。在40年的时间中，列文虎克描绘了头发纤维、血细胞和精子等的精细插图。1674 年，他获得了一个令人吃惊的发现：在一小滴绿色的沼泽水中观察到了微小的生命形式。列文虎克将其命名为“animalcules”（微小动物）。（今天我们知道这些是微生物。）他将发现的不同微生物在插图里表示了出来（h1）。因此，列文虎克是详细地描述微生物的第一人。
　　（邹文佳 彭宜红 译）
　　3 自然发生学说（SPONTANEOUS GENERATION）
　　公元前14世纪， 希腊哲学家亚里士多德（Aristotle）写道，小的生命体可以从没有生命的物质，如木头、腐烂物等中诞生。后来，他的结论被认为是自然发生学说的基础，但他尚未意识到有性繁殖，或者无性繁殖也存在于小到无法观察的微小生物体。因此，自然发生学说在科学界深入人心，特别是对微生物起源的认识至少统治了数世纪之久。
　　从副标题“尼达姆实验”开始涂色。选择对比色给b和c涂色，b的颜色要更深一些。给a ～ c涂色并将上半部分两个烧瓶的结构连接起来，接下来是给下半部分的烧瓶涂色，给塞子及其标题d涂色。
　　约翰 尼达姆（John Needham），一名18世纪中叶的英国牧师，他用实验证明了微生物是从无生命物质中诞生的。尼达姆把清澈的经灭菌处理过的动物肉汤（a）灌入烧瓶并将它敞开放置于空气中。数天之后，肉汤变得浑浊，用显微镜观察到了微生物（b）并闻到污染的肉汤（c）产生了异味。尼达姆重复了这一实验，但这次用塞子堵住了装着肉汤的烧瓶。同样的，数日后肉汤变得浑浊，并且显微镜下观察到肉汤中有大量的微生物。因此，尼达姆推测微生物是“自发”产生于清澈、没有生命的肉汤中的。
　　给插图中部的副标题“巴斯德空气加热实验”和相关标题、结构涂色。用浅色标记e ～ e2。
　　巴斯德（Louis Pasteur）是一名不接受自然发生学说的法国科学家。19世纪50年代后期，巴斯德进行了一系列的实验来反驳自然发生学说。在一次实验中，他将一些烧瓶的瓶颈拉长成了长管状，并且让长管的末端开口。他将隔离线圈缠绕在长颈上以加强火焰（f）对空气的消毒。在每个烧瓶中加入了一定量的肉汤，并且进行了长时间的熬煮，有效地对肉汤（a）和烧瓶里的空气（e）及烧瓶的长管部分进行了灭菌处理。伴随着煤气喷灯的火焰，长管里的空气（e1）被加热、灭菌。长管的开口部分暴露于未经加热的室内空气（e2）中。数日之后，肉汤仍保持清澈和无菌，并且没有发现微生物的存在。巴斯德通过加热外延管而杀死了从这一途径进入的微生物（b ），并用这一理论来解释实验结果。通过将长管中的空气灭菌，没有细菌可以落入肉汤中。如果自然发生学说是真的，不论是否经过灭菌，微生物都能在数日内“自发地”在肉汤中产生。而反对者则怀疑加热过程杀死了其中的“生命力”，并用此来反驳巴斯德的理论。
　　给副标题“巴斯德鹅颈瓶实验”和相关标题、结构涂色。首先从左侧给长颈烧瓶涂单色，然后给右边的烧瓶涂色，最后给切断的烧瓶涂色。
　　为了说服批评者，巴斯德设计了另一个实验来反驳自然发生学说。他将烧瓶的颈部拉长成了天鹅脖颈的形状，并让天鹅颈末端开口，与房间空气接触。肉汤（a）和烧瓶里的空气（e）可通过加热（f）进行灭菌。这样，仅有烧瓶的天鹅颈底部可落下灰尘，这里可捕获微生物（b）。因为微生物不能够穿越用来捕获灰尘的弯弯曲曲的瓶颈到达烧瓶内，所以如果微生物不能自然发生，瓶内液体中应该就会没有微生物存在。这样，烧瓶被静静地放置了数日，瓶内液体中没有微生物出现。随后，他切断了烧瓶颈并将肉汤暴露在空气中，微生物很快就出现在了烧瓶的肉汤中。事实证明，房间的空气中含有微生物，并且通过空气可传播与多种疾病有关的微生物。最终，巴斯德经典的天鹅颈烧瓶实验彻底击败了自然发生学说。
　　（邹文佳 彭宜红 译）