【小小世界】都市的微生物地圖

撰文｜葉綠舒

一個都市能有多少種細菌？在Jared Diamond的《槍砲、病菌與鋼鐵》中提到，群聚生活是細菌的溫床。事實上，我們身上的細菌總數，是身上細胞的十倍，而這些細菌，每天被我們帶來帶去。當我們說話、咳嗽、打噴嚏、抓頭、搔癢、甚至呼吸，都會將他們送出體外，降落在我們周遭的環境中；而我們碰觸周圍的事物，也會將環境中的微生物帶到自己身上。根據美國能源局的研究，當我們住到飯店裡，我們身上的細菌只需要六小時就可以佔領飯店的房間。

最近康乃爾大學的研究團隊，針對整個紐約的地鐵站、以及史坦頓島鐵路(Staten Island Railway)，以及Gowanus運河與四個公園，與一個受到珊迪颶風侵襲後尚未開放的地鐵站進行大規模的「微生物普查」。他們為此還開發了一個App，以便讓每位進行普查的志工學生與研究生可以在進行拭子測試(Swab test）後，即時記錄下地點、時間、進行人員以及拍照。由於拿著棉花棒在地鐵車廂、車站內部擦呀擦的，看起來實在蠻可疑的，因此他們的學生志工不只一次被地鐵警察護送出站。

不過，他們還是完成了。整個紐約最多的生物是什麼呢？

答案是：不明生物（unknown organism），佔總體的48.3%。這個結果其實並不令人訝異，2013年的研究發現，紐約的空氣中，有25%-62%的DNA來自於未知生物。

除掉這些以後，細菌佔最多(46.93%)；其中第一名的生物是：假單胞菌屬的Pseudomonas stutezi。

其次是腸桿菌屬(Enterobacter)與寡養單胞菌屬(Stenotrophomonas)這兩屬細菌。不意外的，出入的人越多的點，細菌的種類就越多；其中時代廣場站與中央車站居冠。而所有在這些點找到的細菌，如果人類微生物體計畫(Human Microbiome Project)中的資料比對，會發現若以來自人身上的細菌來分，大致上來自幾個部位：皮膚、腸道與泌尿道。當然，由於我們每小時要掉落一百五十萬個皮膚細胞（不要擔心，他們是死的），所以皮膚的細菌（主要是金黃葡萄球菌Staphylococcus aureus）是第一名！

紐約的地下道也有找到病毒，約佔總體量的0.032%。不過，如果您以為最多的是感冒病毒，那您就錯了。最多的是噬菌體(bacteriophage)，想想也頗合理，既然有這麼多細菌，吃細菌的生物不多反而很奇怪了。最多的噬菌體是phiX174(ΦX174)，它們以腸桿菌屬的細菌為食。

真核生物的第一名是地中海實蠅(Ceratitis capitata)與山松甲蟲(Dendroctonus ponderosae），不過研究團隊認為，由於蟑螂在NCBI資料庫中沒有序列的資料，所以山松甲蟲的序列或許是蟑螂。當然，人的序列也很多，佔真核生物的第四名。

當然，這麼多的細菌，是否有病原菌呢？研究團隊還是有找到腺鼠疫的病原菌(Yersinia pestis)與炭疽病的病原菌(Bacillus anthracis)。總體來說，大約只有12%的細菌具有致病性，大部分存在於地鐵的細菌，若不是不具有致病性(57%)，否則就是只對於免疫功能不良的人有害(31%)。

比較令人擔心的是，研究團隊在28%的地點找到抗藥性細菌，其中還有找到具有多重抗藥性菌株的例子。

至於那個在珊迪颶風後就不再使用的地鐵站呢？由於沒有人進入，研究團隊在其中找到的都是生活在海洋中的細菌。

為什麼要建立都市的微生物地圖？除了單純的科學上的好奇心以外，了解都市中的微生物分佈，長期下去或許也可以幫助我們了解都市的衛生狀況，或許也能幫助預防疾病散播。當然，雖然在幾個點找到了腺鼠疫與炭疽病的病原菌，但在測定的時間內並沒有這些疾病產生，這也幫助我們了解到：瘟疫的產生，並不是只要有幾隻細菌存在就會發生了。

參考文獻：
Christopher E. Mason et. al. 2015. Geospatial Resolution of Human and Bacterial Diversity with City-Scale Metagenomics. Cell Systems. 1:1-15. http://dx.doi.org/10.1016/j.cels.2015.01.001

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作者：葉綠舒　慈濟大學生命科學系助理教授，科教中心特約寫手，從事科普文章寫作。