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道高一尺,E. coli高一丈

葉綠舒
・2011/05/26 ・668字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 496 ・六年級
相關標籤: 大腸桿菌 (10)

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圖片來源:維基百科。 上圖是聲名狼籍的O157:H7型EHEC

從五月的第二週開始,德國(漢堡)就開始陸陸續續有人因為腸道出血性大腸桿菌感染症(EHEC,enterohemorrhagic Escherichia coli)而住院,並有不少發展出溶血性尿毒症候群(hemolytic-uremic syndrome, HUS)。

過去每年也都會有EHEC,可是今年的病例格外多,本來一年了不起六七十人,今年從五月的第二周到現在已經有一百多人;這也罷了,更奇怪的事情是,以前多半都是感染小孩,可是今年卻大部分都是成人,且女性偏多。

科學家們努力的找出病原,結果更讓他們驚奇,今年的病原竟然不是向來聲名狼籍的 O157:H7型,而是O104:H21!過去20年收集到的588個檢體中,只有兩個是O104:H21,其他的大部分是O157:H7。

這次的病原還有另一個特點,就是它缺乏intimin蛋白。大腸桿菌用intimin蛋白來附著在腸道壁上,大部分的EHEC都具有intimin蛋白。

這隻菌在1994年第一次出現在我們的「落賽」地圖上,當時造成18人感染。但是這次它來勢洶洶,已經在德國感染了140人,且造成1人死亡。

過去我們一直都相信「人定勝天」,但是這麼多年與微生物對抗下來,我們的原核大爺其實也是位可敬的對手呢!

2011/5/29 更新:最近發現可以用抑制補體系統(complement)的抗體去治療 溶血性尿毒症候群,有興趣的人可以去看最近的NEJM。由於這個療法目前還需要進一步的研究,而且相當昂貴,所以就不另文介紹了。

資料來源:German Scientists Finger Rare Serotype in Massive E. coli Outbreak – ScienceInsider

本文原發表於Miscellaneous999[2011-05-25]

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葉綠舒
262 篇文章 ・ 8 位粉絲
做人一定要讀書(主動學習),將來才會有出息。

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過年大掃除——浴室的隱形殺手:細菌及黴菌
Carol
・2021/02/03 ・3556字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 462 ・五年級

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A 編按:看到浴室中黑黑的黴菌,總是忍不住想要刷他。但我一直有一個疑問,每天洗澡我都會順便沖浴室,也會開抽風維持浴室乾燥,為什麼浴室還會有黑黑的黴菌呢?

 

《用科學拯救怦然崩潰的髒亂,這樣的掃除你洗翻嗎?》專題用科學終結浴室髒亂的神秘面紗,剖析浴室中細菌與黴菌的孳生與藏匿點,以及它們真的會對我們的健康帶來危害嗎?

又到了一年的尾聲了,除舊佈新,好好整理家裡是必要的。在潮濕的冬季,最擔心滋生細菌、黴菌的地方就是浴室了。除了平常利用抽風機、除濕機、對外窗空氣流通,保持浴室基本的乾燥外,在年末的大掃除時間,還需要徹底清潔才能保持乾淨,但要從哪裡清,又該怎麼做才能夠清潔乾淨呢?

浴室中的哪個角落哪裡最容易孳生細菌?

在過往研究中,曾藉由監測浴室角落中的類大腸桿菌群大腸菌群 HPC 細菌,來了解浴室各處被細菌汙染的程度,這些地方包含洗手台排水孔、水龍頭把手、馬桶沖水把手、馬桶的上下表面、馬桶周圍的地板及淋浴排水孔。

你可能會想馬桶周圍的細菌數量會比較多,但檢測的菌落數值卻發現,洗手台的排水孔以及淋浴的排水孔,才是含有較高的細菌量。而浴室洗手台檯面及馬桶坐墊則檢測到的菌量較少。下次打掃浴室的時候,記得要多注意排水孔的清潔阿!

洗手台的排水孔有較高的細菌量。圖/Pexels

烘乾機、抽風機是細菌溫暖的秘密基地?

有些廁所會配置自動烘手機或烘乾機,藉由機器吹出來的風,讓手可以快速乾燥,不再有大量水滴殘留。然而,這些吹出來的風不只能烘乾手部,也會把細菌吹到手上!而這些細菌很可能會透過雙手,跑到家中的其他地方。

研究顯示,光是將培養盤放置在烘乾機前 30 秒,就可以長出 18~60 個菌落。但若是在自動烘手機未使用的情況下,讓培養盤暴露在浴室空氣中約 2 分鐘,只會長出約莫 1 個菌落。這說明在自動烘手機的使用過程中,會將細菌、病原菌,甚至是真菌的孢子,透過烘手機的風散播到使用者的雙手。

不過,該篇研究也檢測了乾手機噴嘴的內部,發現細菌含量極低,這表示烘手機內部並沒有太多細菌。那麼,手上的細菌到底從何而來呢?

將乾手機的數據透過氣流模式與暴露時間的修正後,發現乾手機跟電扇的空氣對流,其細菌沉積方式在培養盤上是雷同的!因此,這些細菌很可能是原本浴室空氣中就存在的細菌。

A 編按:感謝 L.H 的補充,本篇文章中所引用的文獻,並沒有表明烘手機內部有大量的細菌存在,也認為手上的細菌可能是浴室空氣中原本就有的細菌,想知道更多相關資訊,也可以看看 L.H 的長評喔!

烘手機會把空氣中的細菌吹到手上。圖/Wikipedia

細菌滿天飛,都是沒有蓋馬桶的錯?

前陣子有傳言指出沖馬桶時若不加蓋,會導致排泄物的細菌到處紛飛,可能會黏附在牙刷、毛巾等浴室的用具。的確,馬桶沖水時,除了可以帶走馬桶裡的排泄物,也可能會促使排泄物中的結核桿菌、幽門桿菌、大腸桿菌等細菌,藉由沖水捲起的氣流向外傳播,跟著水滴一起沾附在馬桶周緣,或是懸浮在空氣中,使細菌傳播到其他地方。

不過,隨著馬桶設計的改良,沖馬桶時會向外濺出的水量,已大幅減少,排泄物停留在馬桶的時間也縮短許多。相關研究也指出,這些可能濺出或是噴出的菌量,其實大多都不到可致病的程度。先前的研究也發現,若是將培養皿放置於浴室的牆壁及浴缸,其培養皿長菌比例各是 5% 及 20%,而這些長菌量亦包含原本就存於空氣中的細菌。因此,對於沖馬桶時所造成細菌傳播可不用太擔心,加蓋與否可視個人習慣,定期清潔馬桶及周圍環境才是最重要的。

根據研究沖馬桶時噴濺的菌量不到可致病的程度。圖/Pexels

乾燥無法杜絕大腸桿菌 高溫殺菌法才有效

先前的研究發現,透過大腸桿菌 (Escherichia coli) 的研究,在高 pH 值下,大腸桿菌可以快速地致死。在完全乾燥的環境,也可以使大腸桿菌致死,但需要花費較長的時間。若是使用高溫殺菌的方法,則需使溫度維持在 121-134℃,才能有效使殺死細菌。

因此,提高環境的 pH 值是最有效迅速減少細菌的方法。可使用 pH 值較高的清潔劑或適量的小蘇打粉或是漂白水或次氯酸鹽類來刷洗浴室的地板、洗手台及馬桶等等。漂白水或次氯酸鹽類的產品有一定的腐蝕性及刺激性,須先進行稀釋並小心使用。

除了無形的細菌殺手外,那些微小的黴菌也是浴室的常客。

大腸桿菌要使用高溫殺菌法才能有效殺死。圖/Wikipedia

絲狀真菌的小名:黴菌

黴菌,是絲狀真菌的俗稱,適合生長在 20 多度、濕度 80% 以上的環境。黴菌的孢子非常小,約為 5 微米 (0.005 毫米),透過水、氣流等媒介黏附在任何環境中。

雖然黴菌的大小是肉眼無法看見的,當我們感受到「長黴菌了」或是「發霉了」,其實已是成千上萬的黴菌大軍聚集,這些黴菌大軍會透過菌絲不斷延伸領地的,特別是在浴室這個高濕度、溫暖的場域,更是黴菌的溫床。

當可以用肉眼發現黴菌時,其實已是成千上萬的黴菌大軍聚集。圖/Wikipedia

如何跟黴菌說掰掰

去除積水、水漬

黴菌特別喜愛濕度高的場所,可以促使他們快速生長,需至濕度30%以下,黴菌才會開始死亡。所以每日使用完浴室,請記得使用刮水器(T 字型橡膠材質的打掃用具)、用拖把把地板的積水吸乾,以及打開除濕機或是窗戶,讓環境保持通風。除此之外,切記不要使用溫熱水清掃浴室,因為溫熱的環境反而會促進黴菌生長。

移除黴菌的食物

黴菌會以有機小分子為食,意味著任何曾經存在、存活著的粒子,例如:髒汙、脫落的皮屑、灰塵、頭髮、棉花等。還有可能會被忽略的——肥皂

肥皂也是黴菌的食物,如果洗澡或打掃時沒有把肥皂沖乾淨,會讓浴室的磁磚容易發霉。

因此,浴室除了需要保持乾燥之外,還需定期清掃維持整潔。

肥皂也是黴菌的食物,如果洗澡或打掃時沒有把肥皂沖乾淨,會讓浴室的磁磚容易發霉。圖/Pexels

使用清潔劑

漂白劑與冷水用 1:10 的方式稀釋使用,清潔表面。稀釋混合後的漂白水應立即使用,不要放在架子上。

陽光照射或是耐黴的塗料

若環境許可,在使用完浴室後,也可以打開窗戶,讓陽光照入。陽光中的紫外線可以殺死部份真菌的孢子,防止黴菌繼續傳播。也可使用耐黴菌的油漆或塗料,防止表面被黴菌滲入。

雖然浴室的各個小角落,都散布著許許多多細菌或是黴菌。約翰.霍普金斯大學健康安全中心的傳染病醫師阿米什.艾達佳 (Amesh Adalja) 博士則表示浴室裡的細菌大多不會對人體造成嚴重的傷害,甚至可能也與人體皮膚表面存在的菌落相似。

勤洗手才是防疫王道

在生活中,人體無時無刻都暴露在細菌的環境中,不避過多擔心細菌的數量,僅需特別注意在吃東西前務必洗淨雙手,別讓那些會致病的大腸桿菌、黃金葡萄球菌進到肚子裡的。而在這個新冠病毒肆虐的時期裡,用肥皂將手洗乾淨,隨身攜帶酒精瓶,不只是避免自己吃壞肚子,更是防止雙手成為破口,讓病毒自己的雙手悄悄進入身體裡。

勤洗手才可以防止雙手成為防疫破口。圖/Pexels

參考資料

  1. del Carmen Huesca-Espitia, L., Aslanzadeh, J., Feinn, R., Joseph, G., Murray, T. S., & Setlow, P. (2018). Deposition of bacteria and bacterial spores by bathroom hot-air hand dryers. Applied and environmental microbiology, 84(8).
  2. Rusin, P., Orosz‐Coughlin, P., & Gerba, C. (1998). Reduction of faecal coliform, coliform and heterotrophic plate count bacteria in the household kitchen and bathroom by disinfection with hypochlorite cleaners. Journal of Applied Microbiology, 85(5), 819-828.
  3. Guinan, M. E., McGuckin-Guinan, M., & Sevareid, A. (1997). Who washes hands after using the bathroom?. American journal of infection control, 25(5), 424-425.
  4. Ma, J. J. (2021). Blowing in the wind: Bacteria and fungi are spreading from public restroom hand dryers. Archives of Environmental & Occupational Health, 76(1), 52-60.
  5. Balasubramanian, R., Nainar, P., & Rajasekar, A. (2012). Airborne bacteria, fungi, and endotoxin levels in residential microenvironments: a case study. Aerobiologia, 28(3), 375-390.
  6. Sheer TA, Coyle WJ. Gastrointestinal tuberculosis. Curr Gastroenterol Rep 2003; 5:273-8.
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Carol
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Carol|生科系畢業,喜歡植物,喜歡小丑魚。

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「人帥益生菌,人醜大腸菌」 這樣講對嗎?
陳俊堯
・2016/06/13 ・3056字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 451 ・四年級

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看到 「人帥益生菌,人醜大腸菌」這句話在 FB 上洗板,細菌人眉頭一皺,因為這句話乍聽之下覺得有趣又有點科味,但覺得有點怪怪的。到底是哪裡怪怪的呢?

細菌絶不會加入外貌協會

這個人帥人醜居然也可以牽拖到細菌,不知道細菌是最不重視外在,還是最不在外形上講究的族群嗎?想看到細菌的臉長什麼樣,一般的顯微鏡還辦不到,得動用到電子顯微鏡放大個數上萬倍才可以。但放大以後的細菌長得帥嗎?跟你講個秘密,大部份的細菌在掃描式電子顯微鏡下,要不長得像嘟嘟好香腸(短桿菌),要不就像一粒粒的魚丸(球菌),每隻都長那個樣,老實說看了挺無趣的(或看了挺餓的)。益生菌或是大腸菌,長得都差不多,細菌是絶不會加入外貌協會的!

所以這句話是要說人帥人人愛,人醜就心眼壞了囉?要能這樣講,你心裡大概默認益生菌是好東西,大腸菌則是可怕討厭的壞東西。不過,真的是這樣的嗎?

Photo by AJC ajcann.wordpress.com (CC BY-NC-SA 2.0). Bifidobacterium. https://goo.gl/k1P1wE
掃描式電子顯微鏡下的比菲德氏菌。 圖/by AJC ajcann.wordpress.com @flickr (CC BY-NC-SA 2.0). Bifidobacterium.

散播益生菌散播愛

益生菌最早是二十世紀初期荷蘭科學家埃黎耶.梅契尼可夫(Élie Metchnikoff)所提的概念,指的是吃了能有益人類健康的微生物。所以就像很多廠牌型號的通訊機器,不管有多少功能,統統稱作手機一樣,益生菌指的是任何一種符合這項標準的微生物。

我們的身體裡有益生菌嗎?拿兩類最常見的益生菌乳酸桿菌(Lactobacillus和比菲德氏菌(Bifidobacterium)來說好了,這兩類細菌在身體裡都有,前者在小腸環境多,後者在大腸環境多,但數量會變動,如果能由體外補充或許不錯。

那,我們會到處散佈益生菌嗎?這件事就不容易發生了。乳酸菌雖然在小腸數量多,可是在通過腸道後數量變少,在環境裡也不容易存活,只佔糞便總菌量的一小部份。而比菲德氏菌是厭氧細菌,在有氧氣的環境下無法生存。要從人身上得到這些菌實在是很困難,你大概得每天接受那人的接種好久好久,才有可能成功接到一次。除了一種特殊狀況:女性陰道裡有不少乳酸桿菌,我們在出生時從那裡帶走了第一批保護自己的細菌。不過這種機會一輩子也就只有那麼一次了。

益生菌,你愛不愛?

印象中的益生菌都是要花錢買的。常常有人問我,益生菌吃了真的有效嗎?我也常常回答,這要看你的體質,別問我我不知道耶(然後得到白眼一雙)。

證明某益生菌有效的研究有好多好多,你可能也聽過某伯伯家的小孩吃了益生菌後異位性皮膚炎變好了,但如果真要保證在你身上一定有效,則有點困難。常被用來當做益生菌的乳酸桿菌(Lactobacillus)的菌種,就對我們的黏膜免疫系統(mucosal immune system)做了不少微調的動作。我們吃益生菌,某個程度上等於是拿菌當藥來微調我們自己的免疫系統。但是每個人的免疫系統對什麼東西容易發生反應並不太一樣,能微調阿伯家小孩的菌不見得調得動你的系統,或許,微調的方向不見得是對你有用的。就像每天早上廣播裡出現的升學教材廣告一樣,同樣的教材給你,你唸了就保證能達成你的升學夢嗎?有的人可能就無法喜歡教材裡的編排方式呢!

益生菌對你可能有效可能無效,但是花錢買了才能試,這點大概大家都一樣。

Photo by NIAID (CC BY 2.0). E. coli bacteria. https://goo.gl/hf9lcl
掃描式電子顯微鏡下的大腸桿菌。 圖/ by NIAID @flickr (CC BY 2.0). E. coli bacteria.

叫大腸桿菌卻不愛大腸

大腸菌指的應該是大腸桿菌吧!大腸桿菌顯然住在臭臭髒髒的大腸裡,連政府都會檢驗食物飲料裡大腸桿菌的數量,數量超標了就有食安顧慮要開罰的。這種細菌,總不可能會是個有人喜歡的傢伙了吧?

你錯了。大腸桿菌不愛大腸,當初它是從健康嬰兒的糞便裡被找到的,糞便來自大腸,所以得到這名字。但其實大腸桿菌比較喜歡住在小腸裡面,因為小腸裡養份多,而且還有一些氧氣。到了大腸氧氣耗盡,這個沒有氧氣的世界裡住滿了各式各樣的厭氧菌。大腸中有很多人類消化不了的植物纖維,準備貼上大便標籤後被丟掉,因此很多大腸住民具有切斷植物纖維來當食物的本領,才能在這裡討生活。大腸桿菌啃不了植物纖維,在這裡混不下去,只能撿人家掉的屑屑為食,其實數量在這裡是多不起來的。

每個人都有大腸桿菌

在大家眼裡,大腸桿菌跟益生菌最大的不同,應該是你得花錢買益生菌,但是每個人的肚子裡都配備了自己的大腸桿菌。大腸桿菌早就適應在我們的小腸裡的生活,也在小腸裡成為優勢菌群。

我們讓這些不作怪的大腸桿菌住在身體裡其實是有好處的,因為當病原菌從你吃的食物裡通過胃進到小腸,如果想要在小腸定居致病,第一步是要先打敗大腸桿菌這些地頭蛇,才能佔到立足之地。如果你剛好吃了抗生素把這些常駐的居民清除掉,受感染的機會可以要變高很多。另外大腸桿菌也能製造人類需要攝取的維生素 K,在腸子裡養這種細菌應該是有點好處的,只是我還沒找到直接證據證明人真的從大腸桿菌那裡得到這養份。

看起來大腸桿菌好像應該是我們的朋友。那為什麼電視上會說,某家飲料的大腸桿菌數超標不合格,那它不就應該是個好可怕的有害細菌嗎?這又要好好說明一下了。

這種測試背後的想法來自於大腸桿菌是人的腸子裡才會出現的細菌,而且在環境中活不了太久就會死掉。所以當飲水或食物中出現它,那表示沒多久前還活在某人、某動物腸子裡的東西,和這些飲水或食物有接觸。雖然大腸桿菌可能對我們無害,但是它都可以出現,萬一它的源頭是個散佈病菌的病人,在病人腸子裡的病原菌就有機會進到你的食物或飲水裡,很不妥。2010 海地的霍亂大流行就是這樣來的。

大腸桿菌殺人事件

聽起來好像大腸桿菌是好房客,又會禦敵又能生產有用的養份。不過,大腸桿菌也能在環境裡居住,而且會在撿到致病基因後重新回到舒適的腸道老窩。這時就不好玩了,這些大腸桿菌不再安份當個房客,會進一步攻入人體組織。其中在腸道裡危害嚴重的有:產毒性大腸桿菌(enterotoxigenic E. coli)、致病性大腸桿菌(enteropathogenic E. coli)、侵入性大腸桿菌(enteroinvasive E.  coli)、出血性大腸桿菌(enterohemorrhagic E. coli)等等。不只腸道,泌尿道致病性大腸桿菌(Uropathogenic E. coli)還會從尿道進攻,在又酸又毒的尿液裡逆流而上,甚至攻進腎臟。這些病原,每年奪走好多人的性命,光是死在產毒性大腸桿菌手上的人就有數十萬。殺人兇手無誤。

雖然這些特殊菌株有感染人的能力,但是絶大部份的大腸桿菌是無害的,要把少數極端份子的帳算在大腸桿菌上,看起來也不是那麼公道的啦。

Photo by AgriLife Today (CC BY-NC-ND 2.0). E. coli bacteria on lettuce. https://goo.gl/jTrA8Q
大腸桿菌會躲在被污染的生菜葉片的氣孔裡。 Photo by AgriLife Today @flickr (CC BY-NC-ND 2.0). E. coli bacteria on lettuce.

結論

人帥人醜都一樣,在正常的狀況下,你散播下的都不太可能是益生菌,但留下大腸桿菌的機會是有的。人或動物留下的大腸桿菌造成重大危害的機會不大,但是大腸桿菌是個指標,告訴你大便來了。而不管你是誰,在你腸子裡的益生菌和大腸桿菌還是會繼續保護你的。

陳俊堯
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慈濟大學生命科學系的教書匠。對肉眼看不見的微米世界特別有興趣,每天都在探聽細菌間的愛恨情仇。希望藉由長時間的發酵,培養出又香又醇的細菌人。

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實驗室好朋友:大腸桿菌生日快樂!
陳俊堯
・2016/02/24 ・1383字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 479 ・五年級

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演化造就了地球上千千萬萬種不同的生物,但是想要研究演化的過程其實是有很大的困難的。演化需要一代一代累積生物的變化,光是想想你需要多少時間來觀察才能看到變化,再想想你還有幾年可以活,就會發現這是個解決不了的問題。

source:wikimedia
source:wikimedia

1988 年的 2 月 24 日,美國密西根州立大學的 Richard Lenski 教授開始了一項改變歷史的實驗。他開始在實驗室裡養大腸桿菌,讓它們一代一代繁衍下去。

從那天起,研究人員每天選出一些幸運的細菌,把它們放進新的培養液裡繁衍後代,隔天再從長滿細菌的培養液選出一些細菌子孫,再放進新的一瓶培養液裡繼續繁衍,就這樣一天一天延續族群下去。

這樣的實驗一連做了快三十年的時間,每一天這些細菌大約可以複製 7 次,養到現在的細菌,已經是當年種源的好幾萬代後的子孫,2014 年 4 月時已經進入第 60000 代了呢。這是個驚人的成就,因為人類從來沒有機會可以從旁觀察一種生物的演化過程這麼多代,而且更棒的是,這個實驗還可以繼續做下去!

不過如果只是有了某人幾萬代後的子孫也沒什麼稀奇的,我們其實也都是千萬年前某個真核生物的後代,少了當年的祖先來比較,誰知道演化過程裡發生了什麼改變。而這就是用細菌當材料最美妙的地方了:你可以讓祖先復活。細菌可以被冰進冰箱裡保存,等你哪天需要用到它們時可以再從低溫裡叫醒來做實驗。

研究人員每 500 代(75天)會把當時的細菌族群凍進冰箱保存。因為這項優點,Lenski 教授可以拿某一代的子孫出來,跟它們跟祖先放在一起較量較量,看誰的能力比較強。這在其它生物就沒辦法做到了啊。另外,演化是不能重複的,我們沒辦法讓它重來一次。

不過當年 Lenski  教授想到一個聰明的方法,他的實驗一次就做了 12 組重複同時進行,等於是有了讓同樣的一群細菌演化 12 次的結果。再配合上基因體定序技術,研究人員可以清楚知道哪一個譜系的細菌在哪一代的時候發生了什麼突變,而那時的細菌又在哪一年裡被另一個家族的細菌競爭掉消失了。

Lenski 教授當年這個充滿開創性的實驗策略,讓我們可以研究一些有趣的演化議題,例如演化真的會讓生物能力一直變好嗎?什麼類型的基因改變會在演化上帶來最大的好處?沒在用的基因擺著會發生什麼事?很多議題都在這一系列大腸桿菌的長期演化實驗 (E. coli long-term evolution experiment, LTEE)裡得到了解答。很多後來的研究人員也開始運用 Lenski 教授的想法在實驗室裡長期培養微生物來看改變,又讓實驗演化學(experimental evolution這個研究類別重新受到學界的注意。我自己也是這個遊行隊伍裡的一員呢(餓壞掉了的創傷弧菌

如果你對這一系統的研究有興趣,可以到他們的計畫網站上逛逛,很有趣的。

當年的先驅大腸桿菌們,生日快樂啊!

Zachary Blount 博士作勢要毀了 Richard Lenski 教授的細菌山。 照片來自 PLoS Biology, http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.1002185
Zachary Blount 博士(左)作勢要毀了 Richard Lenski 教授(右)養大腸桿菌的培養皿大山。
照片來自 PLoS Biology