藝術和科學總在山頂重逢。——福樓拜
如果把細菌固體培養比作釀酒，那麼最配的酒具一般歸功於德國人佩特裏的發明。金庸先生在《笑傲江湖》中，借祖韆鞦之口説：“飲酒須得講究酒具，喝什麼酒，便用什麼酒杯”。
健客：等等，怎麼扯到酒具上了？金庸先生我知道，寫武俠小説的教授，被譽為香港“四大才子”之一。祖韆鞦是誰，好像聽説過，模模糊糊的？
雲飛：唉，現在是玄幻小説的時代了。祖韆鞦雖不是金庸筆下的主角，但愛看武俠小説又愛喝上兩杯的都知道，50來歲年紀，衣襟上一片油光，十根手指甲中都是黑黑的污泥；自稱“説多不多，説少不少，三分風雅”。若打上如今的標簽，一定少不了“油膩”和“悶騷”。
健客：男人嘛，有時，我也喝兩杯，但不知祖韆鞦如何論酒？
雲飛：那真堪稱金庸先生的神來之筆。“喝汾酒當用玉杯，唐人有詩云：玉碗盛來琥珀光。可見玉碗玉杯，能增酒色。這一壇關外白酒，酒味是極好的，只可惜少了一股芳冽之氣，最好是用犀角杯盛之而飲，那就醇美無比，須知玉杯增酒之色，犀角杯增酒之香，古人誠不我欺。至於飲葡萄酒嘛，當然要用夜光杯了。古人詩云：葡萄美酒夜光杯，欲飲琵琶馬上催。要知葡萄美酒作艷紅之色，我輩鬚眉男兒飲之，未免豪氣不足。葡萄美酒盛入夜光杯之後，酒色便與鮮血一般無異，飲酒有如飲血。岳武穆詞雲：壯志饑餐胡虜肉，笑談渴飲匈奴血。豈不壯哉！至於這高粱美酒，乃是最古之酒。夏禹時儀狄作酒，禹飲而甘之，那便是高粱酒了。飲這高粱酒，須用青銅酒爵，始有古意。至於那米酒呢，上佳米酒，其味雖美，失之於甘，略稍淡薄，當用大鬥飲之，方顯氣概。這百草美酒，乃採集百草，浸入美酒，故酒氣清香，如行春郊，令人未飲先醉。飲這百草酒須用古藤杯。百年古藤雕而成杯，以飲百草酒則大增芳香之氣。飲這紹興狀元紅須用古瓷杯，最好是北宋瓷杯，南宋瓷杯勉強可用，但已有衰敗氣象，至於元瓷，則不免粗俗了。飲這壇梨花酒呢？那該當用翡翠杯。白樂天杭州春望詩云：紅袖織綾誇柿葉，青旗沽酒趁梨花。你想，杭州酒家賣這梨花酒，挂的是滴翠也似的青旗，映得那梨花酒分外精神，飲這梨花酒，自然也當是翡翠杯了。飲這玉露酒，當用琉璃杯。玉露酒中有如珠細泡，盛在透明的琉璃杯中而飲，方可見其佳處。”唉，每每讀之，令人沉醉！
1887年，佩特裏在科赫的實驗室工作。他率先使用一種扁平的、可覆蓋的盤子培養細菌，沿用至今也飽受爭議。它可能是斯拉伕人克萊因發明的。克萊因寫的《微生物與疾病》，當時頗有影響。1885年，該書第三版描述的培養皿幾乎與佩特裏皿幾乎一模一樣。1886 年，作為歷史並發癥，英國人弗蘭克蘭在《皇家學會會刊》上發表了一篇論文，也描述了一種非常相似培養皿。克萊因和弗蘭克蘭是否被一個更著名的實驗室的實驗員搶走了他們在科學史上應有地位，誰知道呢？
佩特裏皿是圓形的淺盤，底部平坦，側面垂直，帶有一個稍大的蓋子。將瓊脂培養基倒入滅菌的佩特裏皿中，枯燥的細菌培養瞬間變得簡便又高效。現在的實驗室大多使用一次性塑膠佩特裏皿，在實驗室狂刷玻璃佩特裏皿的快感已淪為師哥師姐暴露年齡的惡趣。
健客：聽起來佩特裏一般般嘛。
雲飛：推薦看看谷歌塗鴉于2013年5月31日發佈的紀念佩特裏誕辰161年微視頻。分別在襪子、門把手、鍵盤、小狗唾液、鮮花和洗碗布上取樣，並在固體培養基上輕輕塗抹；6隻彩色佩特裏皿中的微生物開始生長，逐漸顯現形態各異的菌落。不必任何語言和文字，已觸及心靈，給人啟迪！
要從含有上億個細胞、各種微生物的樣品中分離出某種微生物，並不是容易的事。利斯特第一個成功地分離出純種細菌。關鍵在於他發明瞭一種可以取出數量小到0.00062毫升牛奶的微量注射器。只有這樣，才能使樣品中的微生物盡可能少。實驗是這樣的。首先，利斯特在顯微鏡下觀察變質的牛奶，發現乳酸鏈球菌比另一種形態不同的微生物數量更多。他把樣品稀釋到一定的程度，以便用微量注射器可提取只含乳酸鏈球菌的菌液。然後，利斯特準備了16杯已經加熱到100℃，滅菌的牛奶。他向第1-10號杯中加入1倍體積的稀釋菌液；向第11-15號杯中加入2倍體積的稀釋菌液；向第16號杯中加入4倍體積的稀釋菌液。3天半後，第16號杯中的牛奶已凝結，第11-15號杯中的牛奶也差不多開始凝結；但第1-10號杯中的牛奶仍然是液態的。繼續觀察第1-10號杯，接下來1天，有5個杯中的牛奶開始凝結；而另5個杯中的牛奶在4個月後仍然保持液體狀態，並且不含任何細菌。最後，在顯微鏡下觀察凝結的牛奶，只發現了乳酸鏈球菌。説明乳酸鏈球菌是牛奶發酵的原因。利斯特的這種純培養方法稱為液體稀釋法，後經巴斯德改進成為連續液體稀釋法，分離出純炭疽桿菌。
健客：這個我記得，在“群星璀璨”那篇講過。
雲飛：液體稀釋法好是好，就是太麻煩了，而且局限性也很大，提取過程可能存在各種失誤，培養過程可能發生各種意外，畢竟肉眼凡胎，看不見啊！微生物學中把從一個(或一群相同的)細胞經過培養繁殖而得到的後代，稱純培養，得到單一菌株，開展各種生理生化以及分子研究。目前，實驗室獲取單一菌株最最最常用，也是最簡單和經典的辦法是利用佩特裏皿+固體培養基進行劃線分離。
對混有多種細菌，採用劃線分離和培養，使原來混雜在一起的細菌沿劃線在瓊脂表面分離，得到分散的菌落，獲得單一的菌株。平板劃線分離法通常有兩種方法：
一是分區劃線分離法。此法常用於含菌量較多的細菌的分離。先用接種環挑取標本涂布于瓊脂表面1區，佔總面積的1/4，並作數條劃線，再于2、3、4區依次劃線。每劃完一個區域，均將接種環燒灼滅菌1次，冷後再劃下一區域，每一區域的劃線均與上一區域的劃線交接1-3次。1區形成菌苔，2區菌落連成線，3區和4區可分離到單一菌株。
二是連續劃線分離法。此法常用於含菌量不多的標本或培養物中的細菌分離培養。方法是先將接種物在瓊脂表面輕輕塗抹，佔總面積的1/5，然後再用接種環在平板表面曲線連續劃線接種，直至劃滿瓊脂平板表面。
健客：啥是接種環？
雲飛：接種環是在生命科學試驗中常用的實驗工具。按材質不同可分為：一次性塑膠接種環和金屬接種環。金屬接種環一般分為接種區和手柄，在使用中需要解決耐高溫和溫度感知問題。普通的金屬接種環，最大的缺點是不耐高溫，壽命短，一般的酒精燈上還可以湊合使用，若是放在遠紅外消毒器上消毒，或是高溫滅菌器上使用（800℃以上），普通的接種環就燒糊了。即使是在酒精燈上使用的時間長一些，也會發黑掉渣。鉑金接種環一般是進口的，國內剛開始使用遠紅外消毒器時沒有耐高溫的接種環，只好用進口的。鎳鉻合金接種環是在鉑金的基礎上，採用替代材料開發，耐高溫的性能不比鉑金低，使用壽命還更長。鎳鉻合金接種環桿長為50mm，金屬絲直徑分為0.5mm和0.15mm兩種，按取量不同分為5ul:取菌環內徑1.5mm，10ul:取菌環內徑2.5mm，15ul:取菌環內徑3mm。
後來，有人發明瞭可以在顯微鏡下用極細的玻璃絲挑取單個細胞的工具——單細胞分離器，細菌分離技術算比較成熟了。長期實踐告訴我們，儘管不用單細胞分離器，有一定風險，但是用稀釋法或劃線分離法，在適當重復操作後，在很大程度上可以達到分離單一菌株的目的。
與此同時，科學家已經認識到，純培養技術很難再現自然界真實環境的情況，也無法反映微生物之間交互作用的關係，95-99%以上的微生物都無法通過純培養技術獲得。比如傷寒桿菌，剛從傷寒病患者體內分離出來時，常常需要向培養基中補加氨基酸促進它們生長，但在實驗室中培養幾代後，它們容易喪失此種特性，居然自己能夠製造這種氨基酸了。當用該菌株感染實驗動物並再度分離時，又需要補加氨基酸了。因此，千萬不要把實驗室中培養的細菌完全等同它們在自然環境中的樣子。“非培養”技術正在如火如荼的開展，不是純培養技術不行，而是需要繼續創新。據報道，日本井町寬之團隊在培養基中加入嬰兒配方奶粉成功的篩選到了第一株阿斯加德古菌。毋庸置疑，純培養技術在過去、現在以及未來都是細菌學乃至微生物學研究的基礎和核心。
健客：要我看，你口中“最簡單”的劃線分離還是太枯燥，太無趣、太催眠了，真快睡著啦！
雲飛：那是你的眼界沒打開。聽説過風靡藝術界、時尚圈的瓊脂藝術大賽嗎？
健客：什麼？細菌學還跟時尚有關係？來精神了，你快説説。
2015年，美國微生物學會推出瓊脂藝術大賽，面向全世界徵集微生物畫作，從中評選出優秀作品和人氣作品，與公眾分享美麗多樣的微生物世界。每位參賽選手都以佩特裏皿為載體，以活微生物為繪畫工具，創作出一幅幅精彩的畫作，使科學與藝術融于一體。
健客：什麼是“瓊脂藝術”？
雲飛：你見過用活的、生長的微生物在佩特裏皿中創作的藝術作品嗎？那就是瓊脂藝術！創作者要麼使用天然彩色微生物，如紅色細菌粘質沙雷氏菌，要麼使用轉基因微生物，如用紫羅蘭素基因轉化的釀酒酵母，作為“顏料”，將各種類型、形狀和大小的瓊脂作為“畫布”。事實上，最初的瓊脂藝術家正是盤尼西林的發明人，英國細菌學家弗萊明！
健客：我能參加瓊脂藝術大賽嗎？
雲飛：當然可以，2021 年瓊脂藝術大賽將於 9 月開始接受作品提交。
美國中學教師斯威尼説：“我走進院長辦公室，問是否可以教授‘瓊脂藝術’選修課，她對這個提議表示歡迎。”
從大腸桿菌到藤黃微球菌再到熒光假單胞菌，在斯維尼的指導下，孩子們嘗試不同的菌種、培養基和培養條件，例如不同培養溫度，甚至存在抗生素的培養條件。在許多不同條件下，觀察每個菌株的生長模式，思考微生物世界的生命規律。由於接觸的細菌都不是人類病原體，孩子們明白細菌除了使人生病外，還會做很多事情。由於沒有基因組學知識就無法完成優秀的作品，孩子們自主學習能力明顯提升，甚至還對他們培養的細菌進行基因測序，以確認他們作品中的主角姓甚名誰。孩子們從研究細菌的自然多樣性到為特定目的操縱它們。例如將編碼彩色蛋白質的質粒轉染大腸桿菌，了解細菌之間遺傳物質的交換，以及如何在作品中利用這一過程。孩子們用誘導型啟動子探測基因表達的調節，並思考人類與自然的關係。最後，孩子們創作了一幅福瓊脂藝術作品。即使是動手創作也是迭代的，因為在第一次嘗試時往往無法達到他們想要的效果。斯威尼説：“隨著時間的增加，這個過程允許許多有趣的、無意識的‘組合’，自我成長。”
健客：好深奧啊！我真的不中用了，搞不懂孩子們在幹什麼了。我真老了嗎？
雲飛：不會啊！你還在學習，渴望新知，怎麼會老呢？太平洋戰爭打得正酣之時，麥克阿瑟將軍常常從繁忙中抬起頭，注視著挂在墻上的鏡框，鏡框裏是美國作家厄爾曼的散文詩《青春》。這篇文章一直伴隨著他，也跟著他到了日本。後來，日本人在東京的美軍總部發現了它，《青春》便開始在日本流傳。“無論年屆花甲，抑或二八芳齡，心中皆有生命之歡樂，奇跡之誘惑，孩童般天真久盛不衰。人人心中皆有一台天線，只要你從天上人間接受美好、希望、歡樂、勇氣和力量的信號，你就青春永駐，風華常存。”
科學和藝術似乎是兩個矛盾的個體，科學倡導用客觀的角度去探求真理，藝術追求情感的主觀表達。但實際上，科學與藝術不能分割，它們彼此成就，共同發展。在瓊脂藝術作品中，這兩者的關係被更加緊密地結合在了一起。
由於細菌個體極其微小，而且大部分是無色半透明的，即使放在顯微鏡下，看起來還是比較模糊，怎麼辦呢？
欲知後事如何，且聽下回分解。
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