2 顯微鏡之眼

細(xì)菌無處不在，但若只用肉眼觀察，那么在哪兒都看不到它們。不過有少數(shù)幾個(gè)例外：比如費(fèi)氏刺骨魚菌（Epulopiscium fishelsoni），這是一種只生活在褐斑刺尾鯛內(nèi)臟里的細(xì)菌，大概有一個(gè)句號(hào)那么大。但如果不借助相關(guān)工具，對(duì)人類的肉眼而言，其他絕大多數(shù)細(xì)菌都是不可見的。這也意味著，在很長一段時(shí)間內(nèi)，根本沒人看到過它們。根據(jù)第一章中設(shè)置的虛擬日歷（即將地球歷史濃縮在一年之內(nèi)），細(xì)菌最早出現(xiàn)在3月中旬。事實(shí)上，它們統(tǒng)治地球期間，任何東西都很難說是具有意識(shí)的，更談不上注意到微生物的存在。在一年即將結(jié)束的幾秒前，有人打破了它們的“隱身”狀態(tài)。一名好奇的荷蘭人異想天開地想透過手中那個(gè)全世界質(zhì)量最好的手造鏡頭，觀察眼前的一滴水珠。

1632年，安東尼·列文虎克（Antony van Leeuwenhoek）出生在荷蘭的代爾夫特市（Delft）。那是一個(gè)熱鬧的外貿(mào)樞紐城市，布滿了運(yùn)河、樹木以及鵝卵石小道。白天，列文虎克在政府擔(dān)任官員，同時(shí)經(jīng)營著一間小雜貨鋪；晚上則在家中磨制鏡片。在當(dāng)時(shí)的代爾夫特，鏡片制作可是一門好生意，因?yàn)楹商m人不久前剛發(fā)明了復(fù)式顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡。透過鏡頭上的那塊小圓玻璃，科學(xué)家能夠通過肉眼觀察以前對(duì)他們來說太遠(yuǎn)或者太小的對(duì)象。英國的通才羅伯特·胡克（Robert Hooke）便是其中之一，他熱衷于觀察一切微小的事物：跳蚤、黏在毛發(fā)上的虱子、針頭、孔雀羽毛，還有罌粟籽。1665年，他梳理了自己的發(fā)現(xiàn)，并配上了非常華麗且十分詳盡的插圖，最終結(jié)集出版了一部名為《顯微圖譜》（Micrographia）的著作。此書甫一出版便在英國暢銷，可謂小物件趕上了大時(shí)代。

不同于胡克，列文虎克從沒上過大學(xué)，算不上是一名訓(xùn)練有素的科學(xué)家，而且只會(huì)講荷蘭語，也不會(huì)使用學(xué)術(shù)界通用的拉丁文。即便如此，他還是通過自學(xué)習(xí)得了制造鏡片的技術(shù)，水平之精湛無人可比。關(guān)于他所掌握的技術(shù)，具體細(xì)節(jié)尚不清楚，但簡單而言，他把一塊玲瓏的小玻璃磨成了平滑、完美的對(duì)稱透鏡，直徑不足2毫米，然后把它夾在一對(duì)矩形的黃銅片之間。隨后，他把標(biāo)本釘在透鏡前的一顆針頭上，并用幾顆螺絲微調(diào)透鏡的位置。這臺(tái)顯微鏡看起來像一塊漂亮的門鉸鏈，實(shí)際上不比一個(gè)可調(diào)節(jié)距離的放大鏡強(qiáng)多少。列文虎克只有把它湊到自己眼前，保持幾乎碰上臉的距離，才能瞇縫著眼睛、透過微小的鏡頭進(jìn)行觀察，而且最好還得在光線充足的條件下。與胡克極力推崇并親自使用的多透鏡復(fù)合顯微鏡相比，這個(gè)單鏡頭顯微鏡真的非常難用。但是在更高的放大倍率下，列文虎克的這臺(tái)顯微鏡能生成更清晰的圖像。胡克使用的顯微鏡能夠放大20至50倍，列文虎克的則能達(dá)到270倍。毫無疑問，這是那個(gè)年代全世界最棒的顯微鏡。

但是列文虎克不僅僅是一名“出色的顯微鏡制造者”，我們可以在阿爾瑪·史密斯·佩恩（Alma Smith Payne）的著作《克利爾的觀察者》（The Cleere Observer）中看到，“他還是一位出色的顯微鏡專家（microscopist），也就是使用顯微鏡的能人”。他記錄下一切，一遍遍地反復(fù)觀察，系統(tǒng)地開展實(shí)驗(yàn)。雖然他只是一名業(yè)余的科學(xué)家，但以科學(xué)方法探究問題對(duì)他來說幾乎是本能——就像一位訓(xùn)練有素的科學(xué)家，任由自己的好奇心在大千世界中馳騁。透過顯微鏡，他觀察了動(dòng)物的皮毛、蒼蠅的頭、木材、種子、鯨的肌肉、脫落的死皮、牛的眼睛，等等。他看到有如神跡一般的東西，并把它們展示給朋友、家人，以及代爾夫特的學(xué)者。

其中有一位名叫雷尼爾·德·格拉夫（Regnier de Graaf）的醫(yī)師，他是英國皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。皇家學(xué)會(huì)的總部設(shè)在倫敦，是一個(gè)新近成立的頗有名望的科學(xué)公會(huì)。在他眼中，列文虎克的顯微鏡“水平遠(yuǎn)超迄今面世的所有顯微鏡”，并把列文虎克引薦給其他博學(xué)的同事，并懇求他們與列文虎克取得聯(lián)系。學(xué)會(huì)秘書兼學(xué)界領(lǐng)頭期刊的編輯亨利·奧爾登堡（Henry Oldenburg），真的照格拉夫說的去做了，最終還翻譯出版了列文虎克這個(gè)外行人的幾封非正式信件，其中涉及對(duì)紅細(xì)胞、植物組織和虱子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的描述。列文虎克的行文雜亂得擾人，但卻以極其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度提供了無與倫比的細(xì)節(jié)。

之后，列文虎克用顯微鏡觀察了一些水，更準(zhǔn)確地說，是取自代爾夫特附近的博克爾瑟湖（Berkelse Mere）的湖水。他用玻璃細(xì)管從湖中吸取了一些渾濁的液體，放在自己的顯微鏡前。他看到了一個(gè)充滿生命的世界：宛如“綠色小云彩”的水藻，成千上萬的微小生物在鏡頭下舞動(dòng)。“大部分微型動(dòng)物（animalcules）都在水中迅速地移動(dòng)，上上下下、不停轉(zhuǎn)圈，真是奇妙極了，”他寫道，“根據(jù)我的判斷，其中一些微小生物，甚至可能不及我在奶酪外皮上看到的最小霉點(diǎn)的千分之一。”這些便是原生動(dòng)物，其中所包含的生物體十分多樣，囊括了阿米巴原蟲（又稱變形蟲）等單細(xì)胞真核生物。列文虎克成了第一個(gè)看到它們的人。

1675年，列文虎克在自己的房子外面放了一把藍(lán)色的小壺，用來收集供顯微鏡觀察的雨水。取到雨水進(jìn)行觀察后，映入眼簾的是又一個(gè)可愛的動(dòng)物園。他看到蛇形的東西不斷蜷曲、伸展，還有“長著不同形狀的小腳”的橢圓狀東西——這些都是原生動(dòng)物。他還看到一類更小的生物，比虱子眼睛的千分之一還小，它們的“轉(zhuǎn)身速度迅疾無比”——細(xì)菌！他接著觀察了收集自不同地方的水：書房、樓頂、代爾夫特的運(yùn)河、附近的海水，還有花園里的井水。這些微型動(dòng)物無處不在。原來，大量生命存在于我們?nèi)庋劭床坏降牡胤剑h(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類的感知范圍，只有這一個(gè)人通過最精妙的鏡頭才得以目睹它們的真面目。正如歷史學(xué)家道格拉斯·安德森（Douglas Anderson）寫到的：“他透過鏡頭看到的幾乎所有東西，都是人類首次目擊到的。”但為什么他最先選擇觀察水呢？究竟是什么迷住了他、讓他用小壺收集雨水并仔細(xì)觀察？類似的問題，也可以提給整部微生物研究史中的許多人——這些人，是想到要去看一看的人。

1676年10月，列文虎克把他觀察到的東西報(bào)告給了英國皇家學(xué)會(huì)。他送出的所有公函，都截然不同于發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊上的古板科學(xué)論述。列文虎克遞交的材料中充斥著鄰里八卦，甚至還有他自己的健康報(bào)告。（安德森笑稱：“他需要建一個(gè)博客。”）比如，10月的信件記錄了代爾夫特那年夏天的天氣。不過除此之外，里面也詳盡地描述了微型動(dòng)物的各種細(xì)節(jié)，著實(shí)令人著迷。它們“小得令人難以置信；不，不僅如此，據(jù)我親眼觀察，即使把100個(gè)這樣極小的動(dòng)物首尾相連地排成一列，可能都沒有一顆谷粒或一粒粗沙子長；如果真是這樣，那么這些小活物，每個(gè)的體積大小可能大約只有一顆谷粒或者粗沙粒的一百萬分之一那么大。”（他后來指出，沙粒大概長0.3毫米，那么這些“極小的動(dòng)物”大約只有3微米長。這個(gè)數(shù)字已經(jīng)很接近細(xì)菌真實(shí)的平均長度了，可見列文虎克的計(jì)算結(jié)果驚人地準(zhǔn)確。）

如果有人突然聲稱他看到了你看不到的奇妙生物，而且此前從沒有人親眼看到過，你會(huì)相信他嗎？奧爾登堡當(dāng)然有他的疑慮，他對(duì)列文虎克早先關(guān)于微型動(dòng)物的描述也持有類似的懷疑。但是，他依然于1677年出版了列文虎克的信件。在尼克·萊恩看來，此舉堪稱“體現(xiàn)科學(xué)開明懷疑精神的非凡里程碑”。不過，奧爾登堡還是謹(jǐn)慎地加上了一條注釋：皇家學(xué)會(huì)希望獲取列文虎克實(shí)驗(yàn)方法的詳細(xì)信息，以便讓其他人能夠重復(fù)實(shí)驗(yàn)、確認(rèn)這些意外發(fā)現(xiàn)。列文虎克并沒有完全照做。他對(duì)自己的鏡頭制作技術(shù)諱莫如深。他并不希望透露制作機(jī)密，因此只向一名公證人、一名律師、一名醫(yī)生，以及其他頗具聲譽(yù)的紳士展示了這些微型動(dòng)物，再由這些人向英國皇家學(xué)會(huì)保證：列文虎克的發(fā)現(xiàn)是可靠的。與此同時(shí)，也有其他顯微鏡制造者試圖重復(fù)他的工作，然而均告失敗。即使強(qiáng)大如胡克也掙扎著嘗試過，最后還是不得不采用他手里那臺(tái)討厭的單鏡頭顯微鏡，才終告成功。由此，他證明了列文虎克的正確性，也最終夯實(shí)了這位荷蘭人的聲譽(yù)。1680年，這個(gè)從未接受過科學(xué)訓(xùn)練的布商當(dāng)選了英國皇家學(xué)會(huì)院士。因?yàn)樗€是不會(huì)讀拉丁文和英文，所以皇家學(xué)會(huì)只好同意用荷蘭語撰寫他的院士聘書。

繼成為第一個(gè)看到微生物的人之后，列文虎克又成了第一個(gè)看到自身攜帶的微生物的人。1683年，他注意到自己的牙齒間卡著某種白色的糊狀斑塊。出于習(xí)慣，他取下這些斑塊，放在顯微鏡下觀察。他看到了更多移動(dòng)的生物，“極漂亮的移動(dòng)”！修長的、如魚雷般的棒狀物“像梭子一樣”在水中穿梭，還有一些小一點(diǎn)的生物，像陀螺一樣轉(zhuǎn)個(gè)不停。他記錄道：“今天我嘴巴里的生物數(shù)量，可比我們荷蘭共和國的所有居民還多。”他把這些微生物畫了下來，為它們創(chuàng)建了簡單明快的形象。這些圖像后來成了微生物界的“蒙娜麗莎”。他研究了代爾夫特當(dāng)?shù)鼐用褡彀屠锏奈⑸铮簝蓚€(gè)女人，一個(gè)8歲大的孩子，還有一個(gè)以從不刷牙而遠(yuǎn)近聞名的老男人。列文虎克還往自己的口腔碎屑中添加酒醋，然后看到微型動(dòng)物紛紛死去——這是史上第一次抗菌消毒。

列文虎克于1723年去世，享年90歲。當(dāng)時(shí)，他已是英國皇家學(xué)會(huì)最負(fù)盛名的成員。他把一個(gè)黑色的漆柜贈(zèng)予皇家學(xué)會(huì)，里面放置的正是那26臺(tái)不可思議的顯微鏡，剩下的則是整整一柜子標(biāo)本。奇怪的是，這個(gè)柜子后來不見了，而且再?zèng)]找到過。這是一項(xiàng)十分慘痛的損失，因?yàn)榱形幕⒖藦奈窗炎约褐谱黠@微鏡的具體方法告訴過其他任何人。他在一封信中抱怨道，學(xué)生更感興趣的是金錢或名聲，而不是“尋找隱藏在視野以外的事物”。“一千個(gè)人中很少有一個(gè)人能夠勝任這項(xiàng)研究，因?yàn)樗日加煤芏鄷r(shí)間，也需要花費(fèi)大量金錢，”他感嘆道，“更重要的是，大多數(shù)人都沒有這份好奇心。不，有些人甚至都沒有勇氣明說：知道這些能為我們帶來什么呢？不知道又能怎樣？”

他的態(tài)度幾乎粉碎了自己留下的所有遺產(chǎn)。透過其他的劣質(zhì)顯微鏡，別人什么也看不見，或者最多只能臆想出一些碎片。人們對(duì)微生物的興趣日益減退。18世紀(jì)30年代，卡爾·林奈（Carl Linnaeus）開始分類命名所有的生命體，他把所有的微生物集中分入了“混沌屬”（Chaos）和“蠕蟲門”（Vermes）。直到一個(gè)半世紀(jì)后，人們才發(fā)現(xiàn)了微生物世界，并開始認(rèn)真地探索。

如今，人們普遍把微生物與污垢、疾病聯(lián)系在一起：如果你向某人揭示其口腔中的“萬象”，對(duì)方大概會(huì)惡心反胃吧。列文虎克對(duì)微生物卻毫不反感。成千上萬的小東西？在他的飲用水里？在他的嘴里？在大家的嘴里？這多么激動(dòng)人心！他似乎從未懷疑微生物可能會(huì)引發(fā)疾病，至少他沒有在自己的著作中表現(xiàn)出來。的確，他的著作有個(gè)很大的特點(diǎn)，那就是很少粗略地加以推斷。其他學(xué)者就沒有這么克制。1762年，維也納一位名叫馬庫斯·普蘭西茲（Marcus Plenciz）的醫(yī)生聲稱，微小的生命體可以在體內(nèi)繁殖倍增，再通過空氣傳播，進(jìn)而引發(fā)疾病。他很有預(yù)見性地總結(jié)道：“每種疾病的致病源都是一種微生物。”但很可惜，他拿不出證據(jù)，沒能說服他人相信：這些微不足道的小生物其實(shí)擁有顯著的影響力。甚至有批評(píng)家說：“我不會(huì)再花力氣去駁斥這些荒謬的假設(shè)了，實(shí)在是浪費(fèi)時(shí)間。”

19世紀(jì)中葉，微生物研究出現(xiàn)了一些改變。這要?dú)w功于一位名叫路易·巴斯德（Louis Pasteur）的人。這個(gè)極度自信、不憚與他人辯論的法國化學(xué)家，接連證明了細(xì)菌會(huì)令酒變味、讓肉腐爛。他辯稱，既然細(xì)菌可以促進(jìn)發(fā)酵和腐爛，那么它們也很有可能導(dǎo)致疾病。之前早有普蘭西茲等人倡導(dǎo)類似的“細(xì)菌論”，但仍飽受爭議。當(dāng)時(shí)更普遍的看法是，疾病是由不潔的空氣或者腐爛物質(zhì)釋放的某種“瘴氣”所致。1865年，巴斯德證明了“細(xì)菌論”的正確性。當(dāng)時(shí)，蠶身上的兩種疾病深深地困擾著法國絲綢業(yè)，而巴斯德發(fā)現(xiàn)，這兩種疾病均由微生物所致。巴斯德隔離了受到感染的卵，成功地阻止了疾病的傳播，挽救了整個(gè)絲綢產(chǎn)業(yè)。

與此同時(shí)，一場炭疽病席卷了德國當(dāng)?shù)氐哪程庌r(nóng)場，感染了不少動(dòng)物。一位名叫羅伯特·科赫（Robert Koch）的醫(yī)師正致力于解決這個(gè)問題。其他的科學(xué)家已經(jīng)在感染者的身體組織內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一種名為炭疽桿菌的細(xì)菌。1876年，科赫把這種細(xì)菌注入小鼠體內(nèi)，結(jié)果小鼠死了。接著他又從小鼠尸體中提取細(xì)菌，再注入另一只小鼠體內(nèi)——這只小鼠也死了。他執(zhí)著地在20多代小鼠的身上重復(fù)這個(gè)殘酷的過程，每次結(jié)果都一樣。科赫的實(shí)驗(yàn)明確表明，炭疽病是由細(xì)菌引起的。疾病的“細(xì)菌論”是正確的。

這一次對(duì)微生物的重新發(fā)現(xiàn)影響很大，而且被立即等同于死亡的化身。它們是細(xì)菌，是病原體，是會(huì)帶來瘟疫的東西。在科赫研究炭疽病后不到20年，他和其他許多人都陸續(xù)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致麻風(fēng)病、淋病、傷寒、肺結(jié)核、霍亂、白喉、破傷風(fēng)和鼠疫的細(xì)菌。與列文虎克成功地發(fā)現(xiàn)微生物一樣，新工具為新的研究指明了方向：更好的鏡片，在凝膠狀的瓊脂上培養(yǎng)微生物，以及新的著色技術(shù)，都可以幫助人們更好地使用顯微鏡發(fā)現(xiàn)和識(shí)別細(xì)菌。剛識(shí)別出細(xì)菌不久，人們就長驅(qū)直入，直奔消滅它們而去。受巴斯德的啟發(fā)，英國外科醫(yī)生約瑟夫·利斯特（Joseph Lister）開始把滅菌技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療實(shí)踐中，強(qiáng)制診所職員用化學(xué)試劑徹底清潔和消毒雙手、儀器，以及手術(shù)室，保證無數(shù)患者不受肆虐的細(xì)菌感染。另外也有人在探求阻擋細(xì)菌的手段，旨在更好地治療疾病、改善衛(wèi)生條件、保存食物。細(xì)菌學(xué)成了一門應(yīng)用科學(xué)，而研究微生物就是為了驅(qū)除或消滅它們。

這一波微生物大發(fā)現(xiàn)的浪潮，恰好發(fā)生在達(dá)爾文1859年出版《物種起源》之后。微生物學(xué)家勒內(nèi)·杜博（René Dubos）寫道：“這是一次歷史的巧合，細(xì)菌理論剛好在盛行達(dá)爾文主義的偉大時(shí)代得到發(fā)展。根據(jù)達(dá)爾文主義的解讀，生物與生物之間的相互作用都是生存斗爭，因此必須敵我分明，不允許存在模糊地帶……之后所有試圖控制微生物疾病的努力，一開始就被這種認(rèn)識(shí)主導(dǎo)，并激發(fā)了人類對(duì)微生物的敵意，使前者對(duì)后者發(fā)起進(jìn)攻，力圖從患病個(gè)體與群體中徹底消滅微生物。”

這種認(rèn)識(shí)持續(xù)至今。隨便走進(jìn)一家圖書館，取下一本微生物教材扔出窗外，依然很容易嚇到路人。如果我把本書中與有益微生物有關(guān)的書頁全部撕下來遞給別人，在他們眼中，這依舊是一疊令人心生厭惡的紙張。疾病與死亡的敘事，仍然主導(dǎo)著我們今日對(duì)微生物的看法。

在這個(gè)領(lǐng)域中，一些細(xì)菌理論家一個(gè)接一個(gè)地識(shí)別出致命病菌，在聚光燈下大出風(fēng)頭；但還有一些生物學(xué)家在學(xué)術(shù)邊緣地帶辛勤工作，最終用另一種方式揭示了微生物的又一面真相。

荷蘭人馬丁努斯·貝杰林克（Martinus Beijerinck）是第一位展現(xiàn)這些“次要部分”之重要性的生物學(xué)家。他平日深居簡出，性情粗暴，很不受他人待見。他不愛和人打交道，只與少數(shù)幾位同事關(guān)系較近；他對(duì)當(dāng)時(shí)風(fēng)頭正勁的醫(yī)學(xué)微生物學(xué)興趣寥寥。他對(duì)疾病不感興趣，更想研究在自然條件下生存的微生物：土壤、水環(huán)境、植物的根部。1888年，他發(fā)現(xiàn)細(xì)菌可以固定空氣中的氮，然后把它們轉(zhuǎn)化成能為植物所用的氨；之后，他分離出一個(gè)菌種，該菌種有助于促進(jìn)土壤和大氣間的硫循環(huán)。這項(xiàng)工作使微生物研究得以在貝杰林克所在的城市——代爾夫特重生。兩個(gè)世紀(jì)前，正是在同一座城市，列文虎克第一次親眼確證了細(xì)菌的存在。貝杰林克與其他幾位科研界的知音，如俄羅斯的謝爾蓋·維諾格拉茨基（Sergei Winogradsky）等一起創(chuàng)立了新的代爾夫特學(xué)派，并自稱“微生物生態(tài)學(xué)家”（microbial ecologists）。他們發(fā)現(xiàn)，雖然微生物會(huì)對(duì)人類構(gòu)成威脅，但它們也是自然界的重要組成部分。

彼時(shí)的報(bào)紙上開始涌現(xiàn)關(guān)于“好細(xì)菌”的報(bào)道。這些好細(xì)菌滋養(yǎng)土壤，催化酒與乳制品發(fā)酵。一部1910年的教科書這樣寫道：“每個(gè)人都關(guān)注的‘壞細(xì)菌’，實(shí)際上它們只是細(xì)菌界的一個(gè)特殊分支，僅占一小部分，而且從廣義上而言，它們的實(shí)際影響微乎其微。”這本教科書還表示，大多數(shù)細(xì)菌會(huì)幫助分解腐爛的有機(jī)物，讓營養(yǎng)元素重新進(jìn)入循環(huán)、重返自然。“這并不是在聳人聽聞，如果沒有（它們）……地球上所有的生命必定會(huì)消失”。

20世紀(jì)初，其他微生物學(xué)家也意識(shí)到，許多微生物會(huì)同時(shí)寄宿在動(dòng)植物與其他肉眼可見的有機(jī)體上。人們逐漸發(fā)現(xiàn)，地衣（附著生長在墻壁、石頭、樹皮和樹干上的彩色斑點(diǎn)）是一種復(fù)合有機(jī)體，由寄宿在真菌上的微藻組成，其中微藻為宿主提供營養(yǎng)，以此來交換礦物質(zhì)和水分。海葵和扁形蟲等動(dòng)物細(xì)胞也含有藻類，木蟻身上也寄宿著細(xì)菌。人們長期以來都認(rèn)為，附著在樹根上的真菌是寄生蟲，但后來卻發(fā)現(xiàn)它們與樹互相合作：真菌為樹供氮，樹為真菌提供碳水化合物。

這種伙伴關(guān)系得到了一個(gè)新的專有名詞：共生（其詞源由希臘語的“共同”和“生存”構(gòu)成）。這個(gè)詞本身是中性的，可以用來描述任何形式的共存。如果一方受益、另一方付出代價(jià)，二者就構(gòu)成寄生關(guān)系（parasite）〔如果會(huì)引起疾病，那么其中一方就是病原體（pathogen）〕。如果一方受益，且不影響宿主，那就是共棲關(guān)系（commensal）。如果寄宿者反過來有益于宿主，二者就構(gòu)成互助關(guān)系（mutualist）。所有這些共存類型，都?xì)w屬在共生范疇內(nèi)。

不過，這些概念出現(xiàn)的時(shí)間不太合適。在達(dá)爾文主義的強(qiáng)勢影響下，生物學(xué)家討論的是優(yōu)勝劣汰、適者生存，還有大自然中鮮血淋漓的各路爪牙。托馬斯·亨利·赫胥黎把動(dòng)物世界比作一場“角斗士的表演”。因此，在滿是沖突和競爭的解釋框架內(nèi)，強(qiáng)調(diào)合作與團(tuán)隊(duì)協(xié)作的共生觀念很難找到合適的位置，而且也不契合微生物留給人們的邪惡印象。后巴斯德時(shí)代，微生物已成為疾病的標(biāo)志，它們的缺席與否則成為衡量機(jī)體健康程度的標(biāo)準(zhǔn)。1884年，弗雷德里希·布洛赫曼（Friedrich Blochmann）第一次看到弓背蟻身上的細(xì)菌。那時(shí)盛行一種非常反直覺的想法，即認(rèn)為寄居于人體的微生物無害于健康。布洛赫曼不得不在文字上下功夫，避免透露它們的真實(shí)身份。“細(xì)胞質(zhì)小棒（plasma rodlets）”，他這樣稱呼它們，或者是“非常可疑的纖維狀卵質(zhì)”。他歷經(jīng)數(shù)年的嚴(yán)格研究，終于在1887年明確表態(tài)：“我們不得不宣布，這些小棒其實(shí)是細(xì)菌，除此之外很難再有別的解釋。”

與此同時(shí)，其他科學(xué)家也已經(jīng)注意到，人類和其他動(dòng)物的內(nèi)臟中也含有眾多共生菌，它們并沒有導(dǎo)致顯著的疾病或腐敗，只是作為所謂的“正常菌群”棲居在人體內(nèi)。“隨著動(dòng)物的出現(xiàn)……不可避免地，細(xì)菌會(huì)時(shí)不時(shí)地被動(dòng)物攝入體內(nèi)。”內(nèi)臟研究先驅(qū)亞瑟·艾薩克·肯德爾（Arthur Isaac Kendall）寫道。人體只是細(xì)菌的另一處棲息地，而肯德爾認(rèn)為，應(yīng)該好好地研究人體的微生物，而不只是單純地消滅或抑制它們。不過，說起來容易做起來難。即使是那時(shí)的研究者，也已經(jīng)很清楚地知道，我們體內(nèi)存在著大量微生物，數(shù)量多到令人沮喪。發(fā)現(xiàn)大腸桿菌（E. coli，后來成了重要的實(shí)驗(yàn)材料）的西奧多·埃希里希（Theodor Escherich）曾表示：“研究、分辨各種隨機(jī)出現(xiàn)在正常糞便和腸道中的細(xì)菌，這項(xiàng)工作看起來毫無意義，也令人心生懷疑，因?yàn)槟c道環(huán)境仿佛受著一千個(gè)巧合的調(diào)控。”

盡管如此，埃希里希和他的同輩人已經(jīng)盡己所能。他們分別確定了貓、狗、狼、老虎、獅子、馬、牛、綿羊、山羊、大象、駱駝以及人類等動(dòng)物各自的細(xì)菌特征，此時(shí)距離微生物組成為流行語還有一個(gè)世紀(jì)之遙。他們勾勒出了人類微生物生態(tài)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，甚至比1935年提出的生態(tài)系統(tǒng)（ecosystem）還早了幾十年。他們讓人們認(rèn)識(shí)到：從出生的那一刻起，微生物就開始在我們體內(nèi)積累，并且在各個(gè)器官中占據(jù)優(yōu)勢的微生物各有不同。他們也了解到，腸道中的微生物特別豐富，而且會(huì)隨動(dòng)物攝食的不同而變化。1909年，肯德爾把腸道形容為“完美的細(xì)菌孵化器”，而這些細(xì)菌“不會(huì)主動(dòng)破壞人類的正常生理活動(dòng)”。當(dāng)宿主抵抗力下降，它們可能會(huì)伺機(jī)引發(fā)疾病；但在一般情況下，它們大多無害。

它們可能有益于宿主嗎？諷刺的是，在與微生物漫長戰(zhàn)斗中打頭陣的巴斯德，竟然給出了肯定的答復(fù)。他認(rèn)為，細(xì)菌可能有益于宿主，甚至可能是必不可少的：比如，人們都知道牛胃能夠消化植物纖維素，然后轉(zhuǎn)化成營養(yǎng)豐富、易于牛吸收的氨基酸。肯德爾提出，人體腸道中的微生物可能幫助宿主與外來細(xì)菌戰(zhàn)斗，防止它們占領(lǐng)人體的腸道（雖然他懷疑細(xì)菌的消化作用）。俄羅斯的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者埃利·梅奇尼科夫（élie Metchnikoff）把這種看法發(fā)揮到了極致。他曾被形容為“陀思妥耶夫斯基小說中一個(gè)歇斯底里的角色”,他的身上體現(xiàn)出了極強(qiáng)的自我矛盾：作為一個(gè)深度的悲觀主義者，他曾至少兩次試圖自殺，但卻寫下了一部名為《延壽：關(guān)于樂觀主義的研究》（The Prolongation of Life: Optimistic Studies）的著作。在這本出版于1908年的書里，他把自己的矛盾投射進(jìn)了微生物的世界。

一方面，梅奇尼科夫認(rèn)為腸道細(xì)菌會(huì)產(chǎn)生引發(fā)疾病和促進(jìn)衰老的毒素，這是“導(dǎo)致人類短命的主要原因”；而另一方面，他又相信一些微生物可以延長壽命。就后者而言，他曾受到保加利亞農(nóng)民的啟發(fā)。這些農(nóng)民經(jīng)常飲用發(fā)酵變酸的牛奶，都能輕松活過100歲。梅奇尼科夫把這兩個(gè)特點(diǎn)聯(lián)系起來。發(fā)酵乳中含有細(xì)菌，其中包括由他命名的保加利亞桿菌（Bulgarian bacillus）。這些細(xì)菌產(chǎn)生乳酸，殺死那些農(nóng)民腸道中“致人短命”的有害細(xì)菌。梅奇尼科夫堅(jiān)信這個(gè)想法的正確性，并開始定期大量飲用酸牛奶。其他很多人因?yàn)槭窒嘈琶菲婺峥品颍布娂婇_始效仿。〔他的此番斷言，讓結(jié)腸造口術(shù)風(fēng)靡一時(shí)。著名作家奧爾德斯·赫胥黎（Aldous Huxley）也經(jīng)梅奇尼科夫的啟發(fā)，在《夏來夏去》（After Many a Summer）中描寫了一位好萊塢大亨：他給自己灌入鯉魚腸子來改變腸道中的微生物，試圖實(shí)現(xiàn)永生。〕當(dāng)然，人類飲用發(fā)酵乳制品已有幾千年的歷史，但現(xiàn)在，人們一邊喝一邊還惦記著微生物。梅奇尼科夫71歲時(shí)死于心臟衰竭，而這股潮流卻在他死后延續(xù)了很長時(shí)間。

盡管有肯德爾、梅奇尼科夫等人的努力，但有關(guān)人體和動(dòng)物體內(nèi)共生細(xì)菌的研究，卻被越來越重視病原體的趨勢壓垮。公共衛(wèi)生部門開始鼓勵(lì)人們用抗菌產(chǎn)品給身體和周邊的物品徹底消毒，創(chuàng)造一個(gè)極其衛(wèi)生的環(huán)境。與此同時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了抗生素（可以將病菌和其附帶物全部消滅干凈），并開始大規(guī)模制造生產(chǎn)。終于，我們有了打敗這些微小敵人的機(jī)會(huì)。可是，共生菌的研究也由此陷入了長時(shí)間的停滯狀態(tài)，一直持續(xù)到20世紀(jì)后半葉。1938年，一本關(guān)于細(xì)菌學(xué)的詳細(xì)歷史記錄出版，但其中沒有一句提到寄生在我們體內(nèi)的微生物。該領(lǐng)域當(dāng)時(shí)的頂尖教科書把一個(gè)單獨(dú)的章節(jié)分配給了該主題，但講的主要是如何區(qū)分它們與病原體——只有在必須與“更有趣”的同類加以區(qū)分時(shí)，生命體內(nèi)的共生細(xì)菌才會(huì)受到人們的關(guān)注。即使有科學(xué)家研究細(xì)菌，也只是為了更好地理解其他有機(jī)體。基因的表達(dá)是如何開啟的、能量是如何存儲(chǔ)的等諸多生物化學(xué)問題，在原理上都是相通的，因此適用于整棵生命樹上的任何生物。科學(xué)家希望通過研究大腸桿菌來更好地了解大象。細(xì)菌成了“普世生命的極簡替身”，歷史學(xué)家芬克·桑戈德伊（Funke Sangodeyi）曾這樣寫道：“微生物學(xué)成了科學(xué)的侍女。”

微生物學(xué)走向顯學(xué)的道路十分漫長。新技術(shù)提供了一些幫助，包括培養(yǎng)厭氧菌的手段。在動(dòng)物內(nèi)臟中占絕大部分的厭氧菌是非常重要的微生物，但在此之前，科學(xué)家很難獲得它們，當(dāng)然也不可能開展大規(guī)模研究。人們對(duì)于微生物的態(tài)度也有所改變。這得感謝代爾夫特學(xué)派的微生物生態(tài)學(xué)家。他們意識(shí)到，不應(yīng)該把細(xì)菌看作單個(gè)的個(gè)體而孤零零地放進(jìn)試管研究，而應(yīng)該把它們視為生活在各個(gè)棲息地（即宿主動(dòng)物）中的群落來研究。當(dāng)時(shí)，在例如牙科和皮膚科等邊緣醫(yī)學(xué)分支，人們開始研究相應(yīng)器官中的微生物生態(tài)學(xué)。桑戈德伊寫道：他們“把自己的工作置于當(dāng)時(shí)的主流微生物研究的對(duì)立面”。但是，這些學(xué)者都是在相互孤立的不同領(lǐng)域中開展研究的。例如，植物學(xué)家研究植物微生物，動(dòng)物學(xué)家攻克動(dòng)物微生物。微生物學(xué)分裂成多個(gè)小領(lǐng)域，因此各領(lǐng)域的點(diǎn)滴努力很容易被忽視。沒有一個(gè)緊密聯(lián)系的科學(xué)家共同體去研究微生物的共生現(xiàn)象，也沒有一個(gè)領(lǐng)域能給他們機(jī)會(huì)發(fā)話。本著共生精神，必須有人把這個(gè)領(lǐng)域的零碎部件組裝成一個(gè)更大的整體。

西奧多·羅斯伯里（Theodor Rosebury）是一名口腔微生物學(xué)家，他于1928年開始統(tǒng)合人類微生物群系的研究工作。歷時(shí)30余年，他收集自己能找到的每一項(xiàng)相關(guān)研究，最終于1962年把這些細(xì)碎的絲線織成了一張結(jié)實(shí)的掛毯：他撰寫了一本具有開創(chuàng)性的大部頭專著，《人類原生微生物》（Microorganisms Indigenous to Man）。“據(jù)我所知，還沒有別人嘗試過寫這樣一本書，”他寫道，“事實(shí)上，這似乎是第一次……把這個(gè)課題視為一個(gè)有機(jī)整體。”他寫得很對(duì)。這本書細(xì)節(jié)豐富，涉獵廣泛，是該領(lǐng)域的先行者。他十分詳細(xì)地描寫了每個(gè)身體部位的常見細(xì)菌，還論述了嬰兒出生后被微生物定植的過程：他認(rèn)為，微生物可能在這個(gè)過程中產(chǎn)生維生素和抗生素，防止病原體在嬰兒體內(nèi)引起感染。他表示，使用抗生素后，微生物會(huì)恢復(fù)到正常比例，但長期使用可能導(dǎo)致體內(nèi)產(chǎn)生永久不可逆的變化。他說的大部分都正確。“我們忽視了許多曾經(jīng)受到過關(guān)注的微生物，人類從未正眼瞧過它們中的大多數(shù)，”他寫道，“寫這本書的目的之一，就是還原它們本來的面目。”

羅斯伯里的書大獲成功，而他的統(tǒng)合工作也為原本步履蹣跚的研究領(lǐng)域注入了一劑強(qiáng)心針，許多新研究隨之噴涌而出。后來者紛紛用自己的貢獻(xiàn)擴(kuò)大該領(lǐng)域的影響力，其中就有一位充滿魅力的美國人。他出生在法國，名為勒內(nèi)·杜博，早早地就為自己掙得了名聲。他效仿代爾夫特學(xué)派，用生態(tài)學(xué)方法研究土壤中的微生物，并從這些微生物中分離出了一種引領(lǐng)抗生素時(shí)代的藥物。不過，在杜博看來，他的藥物不是殺掉微生物的武器，而是“馴化”微生物的工具。即使后來轉(zhuǎn)向肺結(jié)核和肺炎研究，他也盡量不用敵對(duì)眼光看待微生物，還盡量避免任何對(duì)立于細(xì)菌的隱喻式表述。在杜博的內(nèi)心深處，自己是一名純?nèi)坏淖匀粣酆谜撸⑸镎亲匀坏囊徊糠帧Ｋ膫饔涀髡咛K珊·莫伯格（Susan Moberg）寫道：“面對(duì)一個(gè)具有生命的有機(jī)體，只有通過研究它與其他一切事物的關(guān)系，才能徹底理解它。這是他一生的信條。”

他看到微生物的共生價(jià)值，為人們忽視它們的益處而深感失望。“微生物可以幫助人類，對(duì)公眾而言，這種認(rèn)識(shí)有著前所未有的吸引力。人們?cè)?jīng)先入為主地相信，微生物十分危險(xiǎn)，甚至?xí){我們的生命；而他們現(xiàn)在意識(shí)到，微生物是我們賴以生存的生力軍，”他寫道，“戰(zhàn)爭的歷史總是比合作的歷史更吸引人。鼠疫、霍亂、黃熱病都被寫成了故事，排成了戲劇，拍成了電影，但卻沒有人漂亮地講出腸道和胃部微生物發(fā)揮有益作用的故事。”他與同事德韋恩·薩維奇（Dwayne Savage）和拉塞爾·夏德樂（Russell Schaedler）一起講出了他們的研究故事。他們指出，用抗生素消滅原生菌種后，有害的菌種變成了霸主。他們研究了在無菌條件下培養(yǎng)起來的小鼠，發(fā)現(xiàn)這些小鼠更短命，成長速度也更緩慢，內(nèi)臟和免疫系統(tǒng)都發(fā)育異常，且更容易因?yàn)閴毫虿【艿礁腥尽Ｋ麑懙溃骸霸趧?dòng)物和人類的發(fā)育和生理活動(dòng)中，有幾種微生物發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。”

但是杜博知道，他只窺見了冰山一角。他寫道：“可以肯定的是，（人類目前識(shí)別出的細(xì)菌）只是全部微生物中很小的一部分，也不是最重要的。”剩下的——也許有99%之多——沒法在實(shí)驗(yàn)室條件下生長。“沒辦法培育”成了當(dāng)時(shí)阻礙微生物研究發(fā)展的巨大障礙。自列文虎克起，人們雖然有諸多新發(fā)現(xiàn)，但微生物學(xué)家對(duì)大部分有待研究的微生物仍一無所知。強(qiáng)大的顯微鏡解決不了當(dāng)時(shí)面臨的問題，微生物培育技術(shù)也解決不了。研究者亟須找到一種截然不同的方法。

20世紀(jì)60年代末，年輕的美國科學(xué)家卡爾·烏斯（Carl Woese）開始了一項(xiàng)古怪但非常精專的小研究：他收集了不同種的細(xì)菌，分析了一種存在于所有收集到的細(xì)菌中的核糖體分子——16S rRNA。所有科學(xué)家都覺得這項(xiàng)工作沒有任何價(jià)值，也就沒人與烏斯競爭。他之后回憶道：“這是一場只有一匹馬的賽馬比賽。”這場比賽昂貴、緩慢又危險(xiǎn)，其中涉及的放射性液體多到令人心驚。但是，該研究起到了革命性的推動(dòng)作用。

當(dāng)時(shí)的生物學(xué)家完全依靠體表特征來推斷物種間的關(guān)系：比如體型大小、身材形狀，以及細(xì)微的解剖特征差異。烏斯認(rèn)為，他完全可以做得更好。他的方法就是檢測所有生物都攜帶的生命分子：DNA、RNA和蛋白質(zhì)。這些分子會(huì)隨著時(shí)間的流逝而逐漸分化，親緣關(guān)系越近的相似度就越高。烏斯相信，如果能找到那個(gè)對(duì)的分子，再比較足夠多物種的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近，生命之樹的演化枝干就將清晰顯現(xiàn)。

他確定以16S rRNA核糖體（由同名基因指導(dǎo)合成）為研究對(duì)象。這種核糖體參與了所有有機(jī)體中基礎(chǔ)蛋白質(zhì)的制造過程，所以，它正是烏斯渴望尋找到的、適用于廣泛比較多樣物種的基本單元。截至1976年，他已經(jīng)為大約30多種微生物的16S rRNA建立起檔案。同年6月，他開始研究某一物種。之后，這一物種不僅改變了他的生活，還改變了人們已經(jīng)熟知的生物學(xué)。

這種不起眼的微生物由拉爾夫·沃爾夫（Ralph Wolfe）提供，他是產(chǎn)甲烷菌（methanogens）方面的權(quán)威專家。這些小東西可以僅靠二氧化碳和氫氣生存，并將其轉(zhuǎn)化成甲烷。它們生活在沼澤、海洋和人類的腸道中，首次發(fā)現(xiàn)于灼熱的下水道污泥中，被命名為嗜熱自養(yǎng)甲烷桿菌（Methanobacterium thermoautotrophicum）。與其他人一樣，烏斯一開始也認(rèn)為，雖然這種小東西有奇怪的癖好，但終究只是另一種細(xì)菌。但是，分析了它的16S rRNA后，他意識(shí)到這絕對(duì)不是細(xì)菌。對(duì)該發(fā)現(xiàn)的解釋可能要依據(jù)當(dāng)時(shí)的具體情況而定，比如他是否充分理解了自己觀察到的現(xiàn)象，當(dāng)時(shí)的他是精力旺盛還是小心謹(jǐn)慎，他是否要求重復(fù)這次實(shí)驗(yàn)等。但到了12月，他的團(tuán)隊(duì)測序了更多產(chǎn)甲烷菌基因，結(jié)果都呈現(xiàn)出相同的模式。至此，結(jié)論已經(jīng)顯而易見。沃爾夫還記得烏斯是這么告訴他的：“這些東西甚至都不是細(xì)菌。”

烏斯于1977年發(fā)表了他的研究結(jié)果，他在論文中把產(chǎn)甲烷菌重新歸至古菌之下（當(dāng)時(shí)古菌還被稱為archaebacteria，后來去掉了當(dāng)中的“細(xì)菌”部分，直接記作archaea）。烏斯堅(jiān)信，它們并不是怪異的細(xì)菌，而是另一種完全不同的生命形式。這是一項(xiàng)驚人的發(fā)現(xiàn)。烏斯從淤泥中挑選出這些不起眼的微生物，并把它們視為與無所不在的細(xì)菌和強(qiáng)大的真核生物同等重要的存在。這就如同每個(gè)人都盯著世界地圖看，以為這就是世界的全部，只有烏斯悄悄展開了折疊著的另外1/3的地圖。

不難預(yù)料，他的說法招致了猛烈的批評(píng)，甚至連一些同樣志在打破傳統(tǒng)的叛逆者，都覺得他走得太遠(yuǎn)了。后來，《科學(xué)》評(píng)價(jià)他“為微生物學(xué)的研究發(fā)展烙下了一道傷疤”，甚至到他2012年去世時(shí)，這道傷疤仍未消除。今日，他留下的知識(shí)遺產(chǎn)不可否認(rèn)，他關(guān)于古菌完全不同于細(xì)菌的斷言也非常正確。而在他所有的研究中，更重要的也許是他倡導(dǎo)的“通過比較基因來研究物種間關(guān)系”的方法——這成了現(xiàn)代生物學(xué)研究中最重要的部分。他的方法為其他科學(xué)家，比如他的老朋友諾曼·佩斯（Norman Pace）的研究鋪平了道路，生物學(xué)家得以真正邁出探索微生物世界的腳步。

20世紀(jì)80年代，佩斯開始研究生存在極熱環(huán)境下的古菌，主要檢測它們的rRNA。他對(duì)黃石國家公園的章魚泉（Octopus Spring）特別感興趣：在這口深藍(lán)色的大汽鍋里，水溫高達(dá)91℃，里面翻滾著眾多人類還未識(shí)別的喜熱微生物。這些微生物大量積聚，在泉水中形成人們?nèi)庋劭梢姷姆奂t色游絲。佩斯還記得，他讀到關(guān)于章魚泉的描述后，興奮不已地沖進(jìn)實(shí)驗(yàn)室大喊：“嘿，伙計(jì)們，瞧瞧這個(gè)！好幾千克的微生物！趕緊拿桶去撈啊。”組里的另一個(gè)人說：“喂，你連它們是什么都不知道啊。”

佩斯回答道：“沒關(guān)系。我們可以給它們測個(gè)序。”

其實(shí)，他當(dāng)時(shí)應(yīng)該大喊“尤里卡（Eureka）”！佩斯已經(jīng)意識(shí)到，如果采用烏斯的方法，那么無須培養(yǎng)就可以識(shí)別某種微生物。他甚至無須看到它們，只需從周邊環(huán)境中抽取DNA或RNA，然后為它們測序。這可以一步回答“泉水中生活著哪些微生物”，以及“它們處于微生物生命樹的哪個(gè)位置”等問題——既涵蓋了生物地理學(xué)，又探討了演化生物學(xué)，可謂一舉兩得。佩斯介紹道：“我們帶著水桶來到黃石公園，立刻著手干了這些活。”佩斯的研究小組為兩種細(xì)菌和一種古菌測了序，它們?nèi)∽浴凹澎o、美麗又布滿危險(xiǎn)”的水域，沒有一個(gè)微生物是從實(shí)驗(yàn)室里培養(yǎng)出來的，所見之物都是科學(xué)新發(fā)現(xiàn)。他們最終于1984年發(fā)表了該項(xiàng)研究結(jié)果，這也標(biāo)志著人類第一次只憑基因就能夠發(fā)現(xiàn)新物種，而這絕不是最后一次。

1991年，佩斯和他的學(xué)生埃德·德隆（Ed DeLong）分析了一些撈自太平洋的浮游生物。他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)比黃石公園熱泉中更復(fù)雜的微生物群落：共計(jì)15個(gè)細(xì)菌新種，其中兩種不同于任何已知的細(xì)菌。那棵原本十分疏落的細(xì)菌生命樹慢慢長出了新葉，有時(shí)甚至直接長出了整根全新的枝條。20世紀(jì)80年代，所有已知的細(xì)菌都被妥當(dāng)?shù)胤种迷谑畮讉€(gè)大類別（門）中。到了1998年，這一數(shù)字已漲到40。佩斯與我聊天時(shí)告訴我，現(xiàn)在已經(jīng)接近100個(gè)門了，其中大約有80個(gè)門從來沒有在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)過。一個(gè)月后，吉爾·班菲爾德（Jill Banfield）宣布，在科羅拉多州的一個(gè)含水層中新發(fā)現(xiàn)了35個(gè)門。

從培養(yǎng)皿和顯微鏡中解放出來后，現(xiàn)在的微生物學(xué)家可以更全面地普查地球上的微生物。“這一直是我們的目標(biāo)，”佩斯說道，“微生物生態(tài)學(xué)曾一度停滯不前。一個(gè)人走出去，翻開一塊巖石，發(fā)現(xiàn)一種細(xì)菌，并認(rèn)為它能代表該地區(qū)的微生物組成——現(xiàn)在看來，這種方法愚蠢極了。從采用新方法的第一天起，我們就像是轟開了自然微生物世界的大門。我想把這句話寫進(jìn)我的墓志銘。這種美妙的感覺延續(xù)至今，一直沒有褪色。”

他們并沒有局限在16S rRNA的研究上。佩斯、德隆等人很快發(fā)展出了新方法，能夠測序一團(tuán)土壤或者一勺水中每種微生物的基因。他們提取了所有本地微生物的DNA，切成小碎片，然后一同測序。佩斯說：“我們可以得到任何想要的基因。”通過16S rRNA，他們可以確定某個(gè)地方有哪些微生物；但通過搜索合成維生素、消化纖維素或者抵抗抗生素的基因，他們能發(fā)現(xiàn)當(dāng)?shù)匚⑸锼鶕碛械木唧w能力。

這項(xiàng)技術(shù)將毫無疑問地徹底改變微生物學(xué)，現(xiàn)在只缺一個(gè)讓人過眼難忘的名字。1998年，喬·漢德爾斯曼（Jo Handelsman）想出了一個(gè)名字：宏基因組學(xué)（metagenomics），旨在研究一個(gè)群落的基因組。漢德爾斯曼曾說過：“自顯微鏡問世以來，宏基因組學(xué)可能是微生物研究中最重要的事件。”終于，我們有了一套完整理解地球生命的研究方法。漢德爾斯曼等人開始研究生活在各種環(huán)境中的微生物：阿拉斯加的土壤、威斯康星州的草原、從加利福尼亞州礦山上沖下來的酸性物質(zhì)，還有馬尾藻海的海水、深海蠕蟲的尸體、昆蟲的內(nèi)臟，等等。當(dāng)然，也有微生物學(xué)家像列文虎克一樣，把研究對(duì)象轉(zhuǎn)向了自己。

上文提到的杜博以及許多其他人，一開始都打算消滅微生物，最后卻愛上了它們。戴維·雷爾曼也是其中一員。他最早是一名臨床醫(yī)生，主攻傳染性疾病方向。20世紀(jì)80年代后期，他用佩斯的新技術(shù)識(shí)別了一些導(dǎo)致疑難雜癥的未知微生物。他起初深感沮喪，因?yàn)榇龣z測的組織樣本中總是充斥著人體內(nèi)的正常菌群，因而難以分辨病原體。但后來雷爾曼意識(shí)到，這些菌群本身就很有趣：與其專攻少數(shù)致病菌，為什么不轉(zhuǎn)而去研究這些微生物呢？

所以，雷爾曼繼承了微生物學(xué)家的光輝傳統(tǒng)，開始測序自己的微生物組基因。他讓牙醫(yī)從他的牙齦縫隙里刮下一些碎屑，收集在一根消過毒的試管中。他把這一管黏糊糊的東西帶回實(shí)驗(yàn)室，然后測序它的DNA。他很可能研究不出什么新東西，畢竟口腔可算是人體中被研究得最透徹的微生物棲息地了。列文虎克研究過它，羅斯伯里仔細(xì)調(diào)查過它，微生物學(xué)家已經(jīng)培養(yǎng)了近500種來自不同生態(tài)位的細(xì)菌。如果說哪個(gè)身體部位與新發(fā)現(xiàn)無緣，首先想到的一定是嘴。然而，雷爾曼在他的牙齦中發(fā)現(xiàn)了一系列遠(yuǎn)超出當(dāng)前認(rèn)知范圍的細(xì)菌；若采用同樣的口腔樣本，那么只能在培養(yǎng)皿中培養(yǎng)出很少一部分。即使在人類最熟悉的棲息地，依然有數(shù)量驚人的未知物種等待我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。2005年，雷爾曼在腸道中發(fā)現(xiàn)了同樣的現(xiàn)象。他從三名志愿者腸道中的不同部位收集了一些樣本，鑒別出了近400種細(xì)菌和一種古菌——其中80%都是新發(fā)現(xiàn)。換句話說，杜博的預(yù)感是對(duì)的：在他的時(shí)代，微生物學(xué)家才剛剛觸及了人類正常菌群的皮毛。

一切改變都發(fā)端于21世紀(jì)早期，研究人員開始調(diào)查和測序人體各個(gè)部位的微生物。我們將在后面的章節(jié)中見到微生物領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物杰夫·戈登（Jeff Gordon）。戈登通過研究發(fā)現(xiàn)，人體內(nèi)的微生物能控制脂肪的儲(chǔ)存與血管的生成，胖子和瘦子的腸道微生物各不相同。雷爾曼開始把人體微生物群稱為“必不可少的器官”。這些先驅(qū)吸引了生物學(xué)各領(lǐng)域的研究者前來合作，也吸引了大眾媒體的關(guān)注，還招募到了上百萬美元的國際大項(xiàng)目資金。幾個(gè)世紀(jì)以來，人類的微生物組一直潛伏在生物學(xué)的外場，只受到一些反叛者的推崇。而現(xiàn)在，它已經(jīng)成為生物學(xué)研究的重要組成。這既是微生物的故事，也記述了人類關(guān)于身體和科學(xué)研究的新想法從邊緣漸漸走向中心的歷程。

走進(jìn)荷蘭阿姆斯特丹阿提斯皇家動(dòng)物園（Artis Royal Zoo）的大門，你會(huì)看到一幢兩層樓高的建筑，其側(cè)面的墻上有一幅大步行走的巨大人像。這個(gè)人像由毛茸茸的小球拼成：橘色的、米色的、黃色的，還有藍(lán)色的，它們代表了人體內(nèi)的微生物。他向路過的游客揮手，仿佛在友好地邀請(qǐng)他們進(jìn)來參觀這座微生物博物館（Micropia）。這是全世界第一座以微生物為主題的博物館。

這座博物館歷時(shí)12年才策劃修建完成，總造價(jià)約為1000萬歐元（約合7800萬人民幣），于2014年9月正式開放。選址荷蘭再合適不過了。正是在距離此地約64千米的小城代爾夫特，列文虎克第一次為人類打開了神秘的細(xì)菌世界大門。而現(xiàn)在當(dāng)我穿過微生物博物館的檢票口時(shí)，第一眼看到的就是列文虎克的顯微鏡復(fù)制品：低調(diào)地?cái)[在一個(gè)玻璃罐里，大頭朝上，結(jié)構(gòu)簡陋得有些不協(xié)調(diào)。放置在顯微鏡旁的是列文虎克曾用它觀察到的簡單物體，其中包括一撮混合胡椒粉、撈自當(dāng)?shù)爻靥恋母∑迹约耙粔K牙菌斑。

我與朋友以及另外一家人一起走入一架電梯。一抬頭，我們就能從電梯天花板上的屏幕中看見自己的臉。隨著電梯漸漸上升，屏幕中的視頻鏡頭忽然急速拉近，我們的臉被放大再放大，可以陸續(xù)看到自己眼睫毛上的螨蟲、皮膚細(xì)胞、細(xì)菌，最后是病毒。當(dāng)電梯到達(dá)二樓打開大門時(shí)，一塊由無數(shù)針眼大小的光點(diǎn)組成的標(biāo)志牌出現(xiàn)在我們眼前。它們明滅閃爍，仿佛一簇活體菌群，上面寫著：“靠得很近很近時(shí)，你會(huì)看到一個(gè)全新的世界，美麗、震撼，超乎你想象。”

“歡迎來到Micropia。”

首先映入眼簾的是一排顯微鏡，我們可以通過它們立即親眼觀察到美妙的微生物世界：蚊卵、水蚤、線蟲、黏菌、海藻以及綠藻，等等。顯微鏡下的綠藻被放大了200倍，而一想到樓下陳列的那支列文虎克自制的顯微鏡也能觀察到同樣的奇景，我就覺得不可思議。列文虎克一定親眼看過這些奇妙之物，雖然可能不如我們今天觀察得這么自在：他必須斜視，讓視線透過那塊小小的鏡片；我則能把眼睛舒服地靠在目鏡上，暢覽眼前清晰明亮的電子影像。

走過顯微鏡，再往前便是一個(gè)全尺寸展示人體內(nèi)微生物分布狀況的裝置。游客可以站在一臺(tái)相機(jī)前，待相機(jī)掃描全身；接著，一人高的屏幕上會(huì)生成一幅由微生物構(gòu)成的影像：白色部分勾勒出了皮膚的輪廓，明亮的顏色突出表現(xiàn)了器官，并模擬它們?cè)隗w內(nèi)的活動(dòng)。這幅影像會(huì)隨著游客的移動(dòng)而移動(dòng)。游客可以揮手，選擇不同的器官，了解皮膚、腸、胃、頭皮、嘴、鼻子等不同部位的微生物狀況。游客可以由此知道哪些微生物生活在哪些特定部位，以及它們?cè)谀莾簳?huì)怎樣活動(dòng)。這個(gè)展示裝置所呈現(xiàn)的內(nèi)容，濃縮了微生物學(xué)家?guī)资陙淼陌l(fā)現(xiàn)：從肯德爾到羅斯伯里，再到雷爾曼——可以說，整座博物館都在向這一段微生物發(fā)現(xiàn)史致敬。館內(nèi)還展示了一排地衣，它們的結(jié)構(gòu)反映了19世紀(jì)的微生物學(xué)家關(guān)于共生現(xiàn)象的重要發(fā)現(xiàn)；還有一臺(tái)顯微鏡下擺著乳酸菌，梅奇尼科夫曾經(jīng)醉心于此。在這個(gè)狹小的空間里，乳酸菌被放大了630倍，移動(dòng)的樣子十分可愛。

這一切信息直白得令我猝不及防，游客們卻很快接受了這個(gè)充斥著微生物的世界，沒有人畏懼、緊縮眉頭或者皺起鼻子，這著實(shí)令我驚訝。一對(duì)夫婦站在一個(gè)紅色的心形平臺(tái)上，面前的“0米親吻”（Kiss-0-Meter）告訴他們剛才接吻時(shí)交換了多少細(xì)菌。一位年輕的女士凝視著面前擺滿糞便樣本的墻壁，它們分別來自大猩猩、水豚、小熊貓、小袋鼠、獅子、食蟻獸、大象、樹懶、蘇拉威西黑冠猴等，均直接收集自隔壁的動(dòng)物園；糞便放在密封的真空罐子里，外面還封著一層有機(jī)玻璃柜。一群十幾歲的少年在細(xì)細(xì)地參觀一堵放著瓊脂培養(yǎng)皿的墻，背光燈照亮了正在瓊脂中生長的霉菌和細(xì)菌，其中一些收集自我們的日常用品，可以通過這些微生物勾勒出的形狀辨別它們的來源：鑰匙、電話、電腦鼠標(biāo)、遙控器、牙刷、門把手和長方形的歐元紙幣。他們呆呆地盯著克雷伯氏菌（Klebsiella）形成的橘色小點(diǎn)，腸球菌（Enterococcus）鋪開的一塊藍(lán)色小墊子，以及葡萄球菌（Staphylococcus）留下的鉛筆涂鴉般的灰色印跡。

與我一同乘坐電梯上樓的那家人，此刻正在仔細(xì)地欣賞一幅覆滿整面墻壁的漂亮圖畫，這是卡爾·烏斯“生命之樹”的另一種呈現(xiàn)。動(dòng)植物退居畫面的一角，細(xì)菌和古菌占據(jù)主干和枝條。那一家人中的父親出生時(shí)，可能還沒有任何人發(fā)現(xiàn)古菌的存在，而他的孩子們現(xiàn)在已經(jīng)在這個(gè)著名的景點(diǎn)學(xué)習(xí)它們。

微生物博物館展現(xiàn)了人類350年來不斷增長的微生物知識(shí)，同時(shí)也反映了人類面對(duì)它們不斷改變的態(tài)度。在這里，微生物不再是遭受忽視的次等生物，也不再是預(yù)示兇兆的壞東西。在這里，它們看起來奇妙、美麗，非常引人關(guān)注。在這里，它們就是明星。喬治·艾略特在《米德爾馬契》中寫道：“確實(shí)，那些偉大的創(chuàng)始者要等升到天上，成為明星，左右著我們的命運(yùn)以后，才會(huì)引起我們大多數(shù)人的重視。”她筆下所寫的，可以是那些為我們揭開微生物奇妙世界的科學(xué)家，也可以是微生物本身。