馬丁努斯·貝傑林克（Martinus Beijerinck）是一個嚴肅的男人，他流傳至今的照片極少，其中有一張大約攝於1921年（圖1-1），拍完這張照片幾天後他就很不情願地退休了。照片中，貝傑林克坐在實驗室里，穿著西裝，戴著眼鏡，端坐在顯微鏡、過濾器和裝著實驗試劑的瓶瓶罐罐中間，一副想要被人銘記的派頭。貝傑林克擁有一些怪異的觀念，比如婚姻和科學不可兼得。雖然在生物學史上鮮有人記得他，但這位古怪而嚴肅的男士進行了一系列關鍵性研究，第一次揭示了地球上種類最為豐富的生命形式。
在19世紀後期，貝傑林克關注到一種阻礙煙草正常生長的疾病。貝傑林克是家裡最小的孩子，父親德克·貝傑林克是一個煙草經銷商，因枯萎病害造成煙草減產而破產。這種煙草花葉病使煙草幼株脫色，葉子上出現一個獨特的深淺相間區域，徹底減緩了成株的生長。作為一位微生物學家，貝傑林克必定心生挫敗感，因為拖垮父親生意的花葉病的致病源尚不清楚。儘管它像其他傳染性疾病一樣向外擴散，但經過顯微鏡分析後科學家沒能發現病原菌。
貝傑林克好奇地用一個精細陶瓷過濾器對病株汁液進行強化過濾後，發現病株汁液傳染健康植株的能力未減。在當時，細菌一般被認定是引發傳染病的「嫌疑犯」，但因為細菌體積大，無法通過過濾器，所以貝傑林克認為肯定有其他東西引起了傳染性疾病，儘管當時尚無人知曉，但它應該比所有已知的生命形式的體積都要小很多。
19世紀末，貝傑林克意識到一種比細菌更小的生命形式會導致疾病，他將這一新型生物體命名為virus（病毒） 。這是一個拉丁語單詞，意思是毒藥。virus一詞14世紀就出現了，但貝傑林克第一次將其與我們今天所說的這種微生物聯繫在一起 。
有趣的是，貝傑林克將病毒稱作「有感染性的、活的流質」，或者「可溶的活性介質」，認為它們在自然界可能以液態形式存在。這就是他用virus，即毒藥一詞來表示其「流動性」的原因。直到後來科學家對小兒麻痹症和口蹄疫病毒進行了研究，才確定病毒是顆粒狀的。
在貝傑林克時代，顯微鏡下顯示出的全新世界向科學家們敞開了大門。通過顯微鏡和越來越小的過濾器，這些微生物學家開始了解至今仍令我們著迷的世界：一個人類憑感官無法捕捉到的世界，廣闊無邊，充斥著各種各樣的微生物。
我在斯坦福大學講授一門叫作「病毒的生活方式」（Viral Lifestyles）的研討課。課程名稱意在激發修課學生的好奇心，也描述了設立課程的一個目的：讓學生學會從病毒的角度看世界。為了了解病毒和其他微生物（包括了解它們如何引發流行病），我們首先需要用它們的語言來了解它們。
第一堂課我讓學生們做了一個思維實驗：設想自己有一副很厲害的眼鏡，能夠看到所有微生物。如果戴上這副魔力眼鏡，那麼展現在你眼前的將是一個新的、動感十足的世界。地板上熙熙攘攘，牆壁上喧囂熱鬧。細小的微生物布滿了所有物體的表面，包括你的咖啡杯、擱在你膝上的書和你自己的膝蓋。而大一點的細菌本身也布滿了體積稍小的微生物。
這種外來軍團隨處可見，實力最強的是那些個頭最小的士兵。毫不誇張地說，這些最小的微生物已經滲透到地球的每一根纖維里。它們無處不在，難以避開，感染著構成我們生活世界的每一種細菌、植物、真菌和動物。它們是和貝傑林克在19世紀末所發現的同樣的生命形式，是微生物世界裡最重要的成員。它們就是病毒。
病毒由兩種基本成分組成：基因物質RNA或DNA，以及保護基因的蛋白質外殼。病毒自身缺乏生長或繁殖機制，所以依靠所感染的細胞存活。實際上，如果病毒要存活，就必須感染以細胞為基本結構單元的生物體。
病毒感染
病毒通過一種生物的「鎖匙」系統（lod-key system）感染宿主細胞，不管宿主是細菌還是人類。每個病毒的蛋白質外殼包含一些分子「鑰匙」，與一個目標宿主細胞壁上的一把分子「鎖」（實際上叫「受體」）相匹配。一旦「病毒鑰匙」找到了與之相配的那把「分子鎖」，進入細胞的大門將會就此打開。然後病毒會搶奪宿主細胞的生長原料和能量，用於自身的生長和繁殖。
病毒也是已知的最小微生物。如果一個人可以膨脹到一座體育場那麼大，那麼一個典型的細菌就有場上的一個足球那麼大，一個典型的病毒就有足球上的一塊六角形花紋那麼大。因此，雖然人類總是受病毒的影響，卻花了好長時間才得以發現它們（見圖1-2）。
病毒是種類最多的生命形式。但在100多年前，貝傑林克發現病毒的蹤影之前，人類全然不知其存在。大約400年前，安東尼·列文虎克（Antonie van Leeuwenhoek）利用紡織商使用的鏡片，製造了第一架顯微鏡，第一次觀察到了細菌。這一發現意味著一個驚人的認知模式的轉變，英國皇家學會（British Royal Society）4年之後才承認，那些肉眼看不見的生命形式，並不是列文虎克製造的獨特儀器上的人造物。
對肉眼看不見的生物的研究，進展極其緩慢。與數千年來其他一些主要的科學突破相比，人類最近才了解了大部分的不可見生物。例如，有關地球是如何運轉的、其大致的體積大小、與太陽和月亮的大致距離，這些問題的關鍵要素，人類在大約公元前100年到公元100年之間就已經了解。對於理解我們在宇宙中的位置而言，這些都是相當先進的研究成果。到1610年時，伽利略已經用一架望遠鏡進行了首次太空觀察。50年後，列文虎克才製造出了第一架顯微鏡（見圖1-3和圖1-4）。
列文虎克的發現所意味的模式轉變，其重要性怎麼形容都不為過。人們意識到行星和恆星的存在已經有幾千年了。然而直到幾百年前顯微鏡發明之後，我們才知道有看不見的生命存在著，而且無處不在。對新的生命形式的發現，一直持續到今天。最新發現的生命形式，是非比尋常的朊病毒，其發現者在1997年被授予諾貝爾獎。
朊病毒
朊病毒是一種顯微鏡可見的奇怪品種。它不僅沒有細胞，而且沒有DNA或RNA。DNA或RNA是被地球上已知其他所有生命形式當作「藍圖」使用的基因物質。但是朊病毒依舊可以生存，並能夠四處傳播，引發瘋牛病等疾病。
認為地球上再也不存在未知生命形式的觀點是狂妄自大的。那些未被發現的生物最有可能來自肉眼看不見的世界 。
我們可以將地球上已知生物大致分成兩類：非細胞生物和細胞生物。在已知非細胞生物中唱主角的是病毒。而在地球上占統治地位的細胞生命形式是原核生物（prokaryotes），包括細菌及其姊妹體古菌。這些生命形式已在地球上生存了至少35億年。它們種類繁多，加在一起在地球上所佔生物量的比例，遠遠高於另一種更顯眼的細胞生命形式：真核生物（eukaryotes）。真核生物包括我們熟悉的真菌、植物和動物。
另一種給生物分類的方式，是將其分為肉眼可見生物和肉眼不可見生物。因為我們的感官只能發現地球上相對大一些的事物，思考生物豐富性的視角就變得狹隘。事實上不可見生物才是地球上真正的主角，它們包括細菌、古菌、病毒以及很多顯微鏡下才能看見的真核生物。如果有先進的外星球物種降臨到地球上，並以哪些生物構成地球生物多樣性和生物量的主體為基礎，編撰一部生物百科全書的話，那麼其中大部分內容會介紹肉眼不可見的世界和原核生物。被我們一般認為是全部生物的真核生物只用薄薄幾卷就可以被介紹完。不管怎樣，人類在動物卷里最多佔一個註腳，一個顯眼的註腳，僅此而已。
描繪全球微生物多樣性的探索才剛剛起步。僅以病毒為例，我們就能感受到未知世界有多大。一般認為每一個細胞生物是至少一種病毒的宿主。基本上只要生物有細胞，就能攜帶病毒。每一個藻類、細菌、植物、昆蟲、哺乳動物都是如此。病毒棲息在一個肉眼完全看不到的世界裡。
哪怕每個細胞生物物種身上只寄居一個特定的病毒，病毒也當仁不讓地成為世界上已知生命形式中最為多樣的。包括人類在內的很多細胞生物身上，寄居著各種各樣不同的病毒。在海洋里、陸地上、地底深處，病毒隨處可見。
已知病毒中最大的是600納米長的米米病毒（Mimivirus），用肉眼仍然看不見。但世界上病毒的絕對數量之大，令人印象深刻。1989年，來自挪威卑爾根大學（Uy of Bergen）的奧伊文·伯格（Oivind Bergh）及其同仁發表了一篇具有開創性的論文。科學家利用電子顯微鏡來計算病毒數量，結果在每毫升海水中共找到2.5億個病毒顆粒。對地