觀念生物學3（全新修訂版）

走一趟小小小世界

尼達姆、霍格蘭、麥克佛森、竇德生（本書作者）

走入鏡中世界

想像你變成愛麗絲，走進奇妙的鏡中世界，你忽然瞬間縮小，變得很小很小，只有原來的二十萬分之一。你發現周遭的世界完全變了樣，簡直像來到另一個星球，裡頭充滿各種稀奇古怪的居民。

數十公分長、淡紫色的圍巾從你身邊穿過，蜿蜒起伏的朝著未知目的地前進。枕頭般大的綠紫色小飛船在水中打轉，慢慢向你靠近，忽然又發動推進器，「咻！」一下就不見蹤影。閃閃發亮的小東西在地上匍匐前進，變形的身軀像要用透明的液狀物包住周圍的一切。它停下來，盯著你跟你道日安，又繼續前進，沒留下半點痕跡。

附近有一圈金黃色的豆袋椅，上下跳動著，一會兒彼此靠得很近，一會兒又分開來，像在操場遊玩的小孩子。就在你欣賞它們跳芭蕾舞之際，它們倏地聚攏成一根巨大的長柄，頂端竟冒出像豆莢的東西。在對街，你看見一堆殘骸，那肯定是經歷一場傳染病浩劫後的產物。留下的空殼子漫無目的搖擺，它們的靜默與死寂提醒你這個世界中也有生有死，就和你原來居住的世界一樣。

這個小小世界的居民正是所謂的微生物，包括細菌、真菌、病毒、原生動物和藻類。大多數人把這類生物視為骯髒的病菌，其實這群「親密的陌生人」不是這麼簡單的東西，沒有它們，地球上的生態系是無法正常運作的。

在這肉眼看不見的世界裡，蘊藏著數量龐大的微小生物，它們的總數超過整個宇宙的星球數目，質量加總起來則高居地球生物之冠。儘管單槍匹馬的行動似乎沒什麼影響力，群體的力量集合起來時可就非同小可，它們改變了地球的樣貌，創造出充滿氧氣的大氣，這是人類和許多動物生存所必需的條件。現今，這群小東西繼續推動重要的化學循環反應，來維繫地球的生命運轉，它們的存在與活動影響著所有生物的未來。

這群隱形世界的居民早在人類出現前就已生活在地球上。其實，它們最古早的親戚正是地球上最初的生命形式。我們追蹤它們的演化史，可以上溯到35億年前或更早，當時的地球與現今的狀況相差甚遠。我們可以從它們的基因中閱讀它們的歷史，而我們（以及其他生物）的歷史則已寫在它們的基因中。當今生物的多樣性都是從這些單細胞的老祖宗那邊一點一滴演化而來的。

不過這些隱形的小傢伙也不全是善類。儘管我們與大多數微生物相安無事，但是有些種類的細菌（或真菌）就是會和我們或其他動植物作對，造成各種疾病。有一些微生物則是人類熟悉的敵人，我們已懂得因應之道。還有少數是致命的陌生人，可以快速顛覆我們，除非我們可以即刻發動強力的防禦措施。

親密的陌生人

儘管微生物在地球上生存了將近40億年，但我們發現它們的存在則是近代的事情。一直到放大鏡發明之後，我們才得以一窺微生物世界的形形色色、五花八門，就像愛麗絲走進奇妙的鏡中世界一般。

17世紀中期，荷蘭博物學家雷文霍克（Antoni van Leeuwenhoek, 1632-1723）從自製的顯微鏡中觀察到這些小東西，令他感到驚奇又有趣。隨著顯微鏡功能的改進，有更多人可以看到這些微生物的樣貌，大家都為之著迷不已。

不過一直到19世紀末期，人類才漸漸明瞭微生物不純粹是新奇好玩的東西。人們開始發現這些小東西的神奇力量，以及它們在地球生物圈中所扮演的角色。

法國細菌學家巴斯德（Louis Pasteur, 1822-1895）曾做實驗證明細菌是導致食物腐敗的因子，於是「生命是從腐爛物質中自動生成」的觀念從此打入冷宮。德國細菌學家柯霍（Robert Koch, 1843-1910）和其他科學家證明了某些微生物會導致疾病。這些前輩的發現為現今的滅菌消毒、公共衛生、疫苗注射等防疫措施開啟了大門，幫助我們杜絕微生物的禍害。到了1950年代，科學家已發現抗生素（antibiotic），這是由真菌產生的物質，可以治療前人無能為力的不治之症。

20世紀下半葉以來，人類探勘微生物世界所得的知識，正以驚人的速度成長中。研究微生物的科學家了解到DNA是遺傳物質、發現了生命的基本反應（例如生殖的過程與能量的轉移）如何進行、並探究出這些地球生命的始祖在演化上的重要性。現在科學家爭相挖掘更多這群小東西的祕密，去了解它們龐大且彼此相關的社群，以免人類的無知糟蹋了它們生存的環境，導致它們再度改變地球的面貌。到時人類也將把自己逼到山窮水盡的絕境，畢竟微生物是人類及其他動植物生存不可或缺的一環。

許多人相信，人類的未來端賴我們對這個隱形世界的了解與它的運作狀況而定。隨著人類對微生物的知識愈來愈豐富，我們漸漸進入與微生物合夥的新關係，利用它們的技能來解決一些人類的難題，例如治療與預防疾病、餵養愈來愈龐大的人口、清理汙染的環境。

這是一個充滿「親密陌生人」的世界，歡迎你帶著一份熱誠與好奇來參觀，別忘了盡你所能去了解這群地球上最古早也最成功的居民。

強力推薦

這真是一套精采的書，用這麼吸引人又容易了解的方式，把微生物的奇妙天地呈現出來。

配了充滿創造力又富啟發性的插圖，更是增色不少，連細菌也活靈活現、人模人樣了！

每個人都應該讀讀《觀念生物學3、4》！

——戴維斯（Julian Davis），美國微生物學會前會長

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能把科學用這麼清楚又有趣的方式介紹給大眾，實在相當少見！⋯⋯作者以吸引人的實例、富啟發性的比喻、以及引人深思的問題，來介紹書中的內容。

《觀念生物學3、4》真是一本通往一整座奇妙王國的護照。

——謝克特（Moselio Schaechter），《有菇為伴》作者

尼達姆 作者
波士頓大學暨塔夫茨大學微生物學副教授，美國微生物學會會士、ICAN製片公司的科學節目監製，同時也是微生物學素養促進會（Microbial Literacy Collaborative’s Executive Board）會長，領導各式各樣的科學教育方案，《觀念生物學3、4》正是結晶之一。
霍格蘭 作者
傑出的分子生物學家，美國國家科學院院士。霍格蘭的重要學術成就為：發現胺基酸活化酵素，以及與同僚共同發現轉移RNA（tRNA），揭露了如何把DNA攜帶的訊息轉譯為蛋白質的機制。 退休後，專注於科學寫作與教育。與竇德生聯手創作了《觀念生物學1、2》（天下文化出版），詠嘆生命世界的驚奇。
麥克佛森 作者
科學作家、ICAN製片公司的科技節目監製，專精科學與資訊科技，也常擔任這方面的顧問。與人合著了多本機械及應用微生物學方面的書。
竇德生 作者
才華洋溢的畫家，曾為70多本書繪製插畫。竇德生也在學校開課教授素描與插畫，並著書教人如何畫素描。與霍格蘭聯手創作了《觀念生物學1、2》（天下文化出版）。
李千毅 譯者

中興大學植物系畢業，密西根大學生物碩士，曾任天下文化資深編輯，現為文字工作者。

譯有《金色雙螺旋》（合譯）、《觀念生物學1～4》、《現代化學II》（合譯）、《我數到3ㄛ！》、《婦科診療室》（合譯）（以上皆由天下文化出版）；《愛上細胞》、《病菌殺手》、《串連生命的密碼——DNA》、《訂作一個我——基因》、《創造通訊世界的電話——貝爾》、《居禮夫人——放射科學的光芒》、《圖解生物辭典》（以上皆由小天下出版）

為《觀念化學4》、《觀念化學5》譯者。