世界上最有價值的知識是關於方法的知識。——達爾文
圖片來源：人民網
2021年5月26日，生態環境部發佈《2020中國生態環境狀況公報》，中國已知物種及種下單元數122,280種,其中，細菌界463種……眾多媒體以“中國已知物種及種下單元數122,280種”為題，競相報道，一度上了熱搜。
健客：等等，什麼是種下單元？
雲飛：種下單元指亞種。亞種劃分無統一標準，只要種群隔離到一定時間，必然産生差異，但要隔離多少年，差異多大，才能劃為一個亞種，不同學者的觀點可能有很大不同。斑貓或稱歐洲野貓或山貓，學名是Felis silvestris，是一種小型貓科動物，原生於歐洲地區、亞洲西部以及非洲。斑貓會獵捕小型哺乳類、鳥類，或是其他體型相倣的動物。斑貓可分為多個分佈于不同地域的亞種。
健客：我聽説喵星人是主動靠近人類，二者是互惠互利的關係，現如今跟人類關係這麼好，其實是自我馴化。
雲飛：從貓咪敏感、謹慎和以自身為重的性格這個角度來説，有一定道理。但是縱觀貓咪被馴化和飼養的歷史，這種説法就顯得不那麼準確了，至少在動物分類學這個科學並較為嚴謹的學術方面上，所有家貓都是從野貓被人工繁育後分離出來的獨立種。在2007年以前，家貓的學名有著不同版本，2007年，家貓被定為野生斑貓（野貓）的一個亞種，學名是Felis silvestris catus。物種學名只能用拉丁文表示，其中第一個詞是屬名，第二個詞是種加詞，表示家貓的種名是斑貓；而最後一個詞則是亞種名，表示家貓是斑貓這個物種的一個亞種。
這個觀點持續到2017年。這一年國際自然聯盟（IUCN）接受了國際動物命名委員會（ICZN）的提案，將家貓這一亞種升格為種，也就是説從2017年起，家貓就不再是野生斑貓的亞種了，而是成為了一個單獨的種，學名是Felis catus，學名為雙名法，不再有亞種名。這足以説明在遺傳學和系統發育學上，家貓是實打實經過人工馴化繁育來的，並且已經成為了獨立的正式物種。要知道狗狗目前都還不是獨立物種，仍然是灰狼的馴養型亞種，學名是Canis lupus familiaris。
根據化石與文化等證據，研究人員推測人類發現野貓的領地擴展到了自己的生活區，但是並沒帶來什麼危害，反而使禍害農作物的嚙齒動物數量下降，於是開始投喂這些野貓，試圖留下它們。野貓發現自己不愁吃喝，就在人類居住區域停留下來，一代代生活下去，並且跟人類的關係越來越親密。這就是文章開頭“貓咪自我馴化説”的來源。但是這只是在貓咪與人類相處的最初階段，所以説貓咪並不全是自我馴化。
在人類開始投喂和有意識飼養野貓後，貓咪有相當一部分都被轉移到了室內開始接受馴化，因為不光種在地上的莊稼會吸引老鼠，室內糧倉和不種地的人家裏同樣也會有老鼠。既然貓咪抓老鼠很厲害，那就帶去室內抓老鼠吧，畢竟室內是人居住和生活的地方。於是那些不種莊稼的人家也開始飼養貓咪，並根據自己的喜好和需求對貓咪進行某些特徵的定向選育，持續很長時間後才形成了現如今相貌花色各不相同的眾多寵物貓品種。
比較有趣的是，就在生態環境部發佈《2020中國生態環境狀況公報》的前兩天，5月24日中國科學院發了條消息，《中國生物物種名錄》2021版近日線上發佈，共收錄物種及種下單元127,950個。這個消息似乎被媒體集體忽視了。
健客：你若不説，我還真沒注意。按時間順序，先發的是2021年的數據，後發的是2020年的數據。結果媒體引用2020年的數據説中國的已知物種如何如何。
雲飛：唉，新聞報道是不是也該走走心呢？笑談笑談。
很久很久以前，生命出現以後，向著不同方向演化，使地球充滿活力，形成多姿多彩的生物世界。在廣闊的大自然裏，有著形形色色、各種各樣的生物，戳在那裏一動不動的，天上飛的，地上跑的，水裏遊的，地裏刨食的，活在別的生物體內的……
地球上共出現過多少種生物，這些生物之間存在怎樣的關係，人類一直想要弄明白。雖然科學家對地球上生物種類的探索從未體停止，據報道已經記錄描述了約180萬種生物，估計仍有0.1億-1億種生物尚未描述。對於世界上究竟有多少物種，迄今仍然沒有確切的答案。這一數字難以確定的主要原因之一是有些研究對像個頭太小，比如細菌，已描述的超過4000種，估計仍有40萬-300萬種細菌尚未描述，對它們進行觀察和分類的難度太大了。説實話，我國目前的差距還有點大。因此，2008年誕生了《中國生物物種名錄》，由中科院戰略性先導科技專項“地球大數據科學工程”和中科院戰略生物資源計劃支援，中科院生物多樣性委員會組織編制。
不得不説，中華文明曾經輝煌過。漢初的《爾雅》把動物分為蟲、魚、鳥、獸4類。蟲包括大部分無脊椎動物；魚包括魚類、兩棲類、爬行類等低級脊椎動物及鯨和蝦、蟹、貝類等，鳥是鳥類；獸是哺乳動物。這是中國古代最早的動物分類，四類名稱的産生時期不晚于西周。這個分類，跟2000多年後歐洲的六綱系統比較，只少了兩棲和蠕蟲兩個綱。
17世紀末，英國植物學家雷曾把植物種類，作了屬和種的描述，所著《植物研究的新方法》是當時最全面的植物分類總結，雷認為物種是可變的，深信化石是已死亡的動、植物經過石化存留下來的，還提出“雜交不育”作為區分物種的標準。這些觀點今天看仍很有道理。
近代分類學誕生於18世紀，奠基人是瑞典植物學家林奈。林奈為分類學解決了兩個關鍵問題：一是建立了雙名法，每一物種都有一個學名，由兩個拉丁化名詞所組成，第一個代表屬，第二個代表種。二是確立了階元系統，林奈把自然界分為植物、動物和礦物三界，在動植物界下，又設有綱、目、屬、種四個級別，從而確立了分類的階元系統。每一物種都隸屬於一定的分類系統，佔有一定的分類地位。
1732年，剛滿25歲的林奈接受了瑞典科學院的資助，到瑞典北部的一個偏僻山區進行野外考察，採集植物標本。他辭別師友，獨自前行。雖然林奈為這次探險做了週密的準備，攜帶了一些工具和書籍，也找了嚮導。但由於經費少的可憐，僅400銅第裏爾，相當於50美元，在4000英里的旅途中，林奈買最便宜的食品充饑，順路討飯也在所難免。在長達5個月的時間裏，林奈穿過山澤林海，沒有人山人海，只有將植物學作為終身追求的信念支撐他堅持到底。他在日記中寫道：我們在早上6點稍事休息，把雨水從我們的衣服裏擰出來，烤幹我們疲倦的四肢。寒冷的北風從一邊，火從另一邊，夾擊著我們，蚊蟲不斷地來叮咬……我走的太久了，兩腿幾乎支援不住，累的快要昏過去，於是我躺下來，決定今晚寧可忍受這呼嘯的寒風，也不往前邁半步……雨水如注，從四面八方潑下來，澆在我們的鞋上、背上，很快它就凍結成一層堅硬的冰……
健客：想想我的大學，真是慚愧啊！
雲飛：耳邊似乎響起那首歌：
我不再回憶 回憶什麼過去
現在不是從前的我
曾感到過寂寞
也曾被別人冷落
卻從未有感覺 我無地自容
1735年，一些支援林奈的植物學家在阿姆斯特丹為他集資出版了他的著作《自然系統》，該書第一版只有11頁。儘管十分簡略，卻涵蓋了植物分類學的要點。林奈並不認為自己的植物界分類很自然，也不認為這能反映出上帝造物的神秘邏輯。他將有同樣數目雄蕊的物種分在一起，儘管便捷，卻自覺太過武斷。林奈相信上帝造物説，他的名言是“上帝創造，林奈整理”。
因為作品頗受歡迎，林奈繼續創作，到1768年，《自然系統》第12版已厚達2,400頁。同時其理念也在不斷進步，例如第1版中鯨被當做魚，在第10版中被移到了哺乳綱下。也是在這一版中，倣照1753年出版的《植物種志》，他在動物命名中採用了雙名法。在第12版中主動刪去了有關“種不會變”的論述。他的天才吸引了許多年輕學生慕名而來，林奈將他們送往國外幫助自己收集植物，這使他的著作比同輩人更有影響力。
直到1859年，達爾文的《物種起源》出版以後，進化思想才在分類學中得到貫徹，明確了分類研究在於探索生物之間的親緣關係，使分類系統成為生物系譜——系統分類學由此誕生。有點家譜的意思了，地球是眾生共有的家園，我們的責任不言而喻。時至今日，林奈創造的某些方法仍在應用，他定出的許多生物的學名也一直被採用。
林奈把生物分為兩大類群：固著的植物和行動的動物。隨著科學的發展，人們逐漸發現，這個兩界系統存在不少問題。如細菌曾被認為是動物，雖然有的在顯微鏡下跑的飛快；真菌曾被認為是植物，雖然蘑菇看上去像植物一樣，戳在那裏一動不動。關鍵問題還産生於中間類型，眼蟲綜合了動植物兩界的雙重特徵，既有葉綠體，進行光合作用；又能行動，攝取食物。植物學者把它們列為藻類，稱為裸藻；動物學者把它們列為原生動物，稱為眼蟲。中間類型是進化的證據，卻成為分類的難題。
為了解決這個難題，1866年，德國的海克爾建議使用“原生生物”，包括所有由低等生物（細菌、藻類、真菌和原生動物），組成第三界。這個三界系統解決了動植物界限難分的問題，但未被接受，差不多100年後，直到20世紀50年代，才流行了一段時間，為不少教科書所採用。
1872年，科恩建立了第一個細菌分類系統，根據基本形態將細菌分為球形、短桿、長桿和螺旋，並命名了芽孢桿菌屬。後來逐漸完善為球菌、桿菌、螺旋菌三類。微生物的命名，與其他生物一樣，採用國際上通用的雙名法。出現在分類學文獻中的學名，往往還加上首次定名人（外加括弧）、現名定人和現名定名年份，但在一般使用時，這幾個部分總是省略的。例如，由埃倫伯格（Ehrenberg）于1838年定名為枯草弧菌，到1872年，科恩（Cohn）發現弧狀不是該菌的特徵，它的特徵是桿狀具芽孢，故將它轉到芽孢桿菌屬，稱為枯草芽孢桿菌（簡稱枯草桿菌），其學名為Bacillus subtilis（Ehrenberg）Cohn1872。
健客：埃倫伯格？誰啊，提到過嗎？
雲飛：忘了吧。在《自然産生論》那篇，“1828年，埃倫伯格提出了“細菌”的説法，從而為這種微生物正式取名”。
健客：實在太……
1878年，法國外科醫生塞迪悅提出用“微生物”來描述細菌，或者更普遍的用來指微小生物體。
1881年，科赫採用平板法得到炭疽菌的單個菌落，證實了細菌的形態比較恒定，支援了科恩以形態為基礎的細菌分類體系。由於細菌細胞含有大量水分（一般在80-90%以上），對光線的吸收和反射與水溶液的差別不大，與周圍背景沒有明顯的明暗差，所以除了觀察活體細菌細胞的運動性和直接計算菌數外，絕大多數情況下都必須經過染色後，才能在顯微鏡下進行觀察。
1884年，丹麥醫生格拉姆發明瞭革蘭氏染色法，如今仍是在顯微鏡下識別細菌的最重要的染色技術之一。格拉姆最初將試劑滴到肺組織樣本上，併發現了兩種細菌著色差異。現在已知這兩種細菌是肺炎球菌和肺炎克雷伯菌。染色步驟分為初染、媒染、脫色和復染四步，其中最關鍵的一步是脫色。在顯微鏡下，“革蘭氏陽性”細菌細胞保留了染色劑的顏色呈紫色或棕色；“革蘭氏陰性”細菌細胞呈紅色。染色後細菌與環境形成鮮明對比，可以清楚地觀察到細菌的形態、排列及某些結構特徵，用以分類鑒定。
健客：能講講革蘭氏染色法的原理嗎？
雲飛：“密集恐懼症”勿看哈。通過結晶紫初染和碘液媒染後，在細胞壁內形成了不溶于水的結晶紫與碘的複合物，革蘭氏陽性菌由於其細胞壁較厚、肽聚糖網層次較多且交聯緻密，故遇乙醇或丙酮脫色處理時，因失水反而使網孔縮小，再加上它不含類脂，故乙醇處理不會出現縫隙，因此能把結晶紫與碘複合物牢牢留在壁內，使其仍呈紫色。而革蘭氏陰性菌因其細胞壁薄、外膜層類脂含量高、肽聚糖層次較少且交聯疏鬆，在遇脫色劑後，以類脂為主的外膜迅速溶解，薄而鬆散的肽聚糖網不能阻擋結晶紫與碘複合物的溶出，因此通過乙醇脫色後仍呈無色，再經沙黃等紅色染料復染，就使革蘭氏陰性菌呈紅色。
健客：我錯了，還是不問的好。
雲飛：等下，告你竅門。
致病菌，如：金黃色葡萄球菌、綠色溶血性鏈球菌、肺炎球菌、白喉桿菌、炭疽桿菌等屬革蘭氏陽性菌。百日咳桿菌、大腸桿菌、傷寒桿菌、痢疾桿菌、霍亂弧菌、流行性腦膜炎雙球菌、淋病雙球菌等屬革蘭氏陰性菌。因此根據細菌的革蘭氏染色性質，可以縮小鑒定範圍，有利於進一步分離鑒定，對細菌性疾病做出診斷。
近年來，革蘭氏染色法被用來幫助識別新的抗生素。在與耐藥性的鬥爭中，這些新抗生素是關鍵。2015年，藥品市場有兩種新抗生素上市，其中之一是泰斯巴汀。研究人員經過反覆試驗，在土壤中進行篩選，尋找進化到能殺死競爭者的細菌，意外發現了泰斯巴汀。
報道稱，革蘭氏染色法發現了泰斯巴汀。泰斯巴汀似乎通過針對“革蘭氏陽性”細菌細胞壁上的脂質和其他分子，對這類細菌進行攻擊，也許能為細菌性疾病找到可行的治療方案，而且不會受到耐藥性的威脅——至少30年內有效。
鑒別革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌還與臨床用藥有關。革蘭氏陽性菌能産生外毒素，革蘭氏陰性菌能産生內毒素。在臨床用藥時,除了考慮細菌對藥物的敏感性以及藥物毒副作用外,儘量選擇誘導細菌釋放內毒素較少的療法,以達到更好的治療的目的。
雖然將細菌區分為革蘭氏陽性菌或革蘭氏陰性菌，對大多數細菌識別系統來説至關重要，但有研究人員認為，革蘭氏染色法容易出錯，而且“控制不善，缺乏標準”。儘管如此，革蘭氏染色法仍然是臨床微生物實驗室中最常見的實驗之一，也是治療細菌感染和挽救生命的重要技術。
健客：打住打住，東西太多了，腦袋裝不下了。
雲飛：分類太累，有個竅門，可以事半功倍，想不想聽？
健客：當然想，只要不講原理就行。
雲飛：如果你讀了生物分類，感覺拓寬了視野，但是讀後什麼也不做，那我保準你24小時後，就忘的差不多了。
1946年，美國國家科學實驗室對不同學習方式的效率進行了測試。效率最高的是教授他人。一旦你主動的去教別人，你對知識的掌握將達到90%左右。而效率最低的就是聽講，如果只是單純的聽課，24小時之後，平均能夠記住的知識只有5%。有什麼啟發嗎？把你讀到的，感覺有用的、有趣的知識告訴身邊的人，千萬不要吝嗇，因為最大的受益者是你自己。
20世紀前，細菌觀察、培養、分離、分類技術發展過程可能有點枯燥。接下來我們將走進豐富多彩的細菌世界，讓你覺得了解這些100多年前的技術物超所值。説不定還會生出躍躍欲試的心態，勇敢面對突飛猛進的現代科學技術。
欲知後事如何，且聽下回分解。
往期回顧：
歡迎加入健客群，了解更多運動健康知識
網家家APP下載
