關於我們臉上的小生物，你不知道的三件事

本文由 台灣感染症醫學會 合作，泛科學企劃執行。

• 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國～」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現，然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳，讓民眾再度興起可能染疫的恐慌，特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友，包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等，由於自身免疫問題，即便施打新冠疫苗，所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗，這群病人一旦確診，因免疫力低難清除病毒，重症與死亡風險較高，加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍，死亡率則是 2 倍。

進一步來看，部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑，使得免疫功能與疫苗保護力下降，這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑，或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示，部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人，以器官移植病患來說，僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低，靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體？主因為疫苗抗體產生的機轉，是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體，這即為「主動免疫」，一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下，免疫低下病患因自身免疫功能不足，難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身，因此可採「被動免疫」方式，藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體，給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體，可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗，或接種疫苗後保護力較差的困境，有效降低確診後的重症風險，保護力可持續長達 6 個月。另須注意，單株抗體不可取代疫苗接種，完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022 年美、法、英、澳及歐盟等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防，台灣也在去年 9 月通過緊急授權，免疫低下患者專用的單株抗體，在接種疫苗以外多一層保護，能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看，長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群，接種後六個月內可降低 83% 感染風險，效力與安全性已通過臨床試驗證實，證據也顯示該藥品針對 Omicron、BA.4、BA.5 等變異株具療效。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險，根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案，符合施打的條件包含：

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤，且；
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2，且；
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史，且；
四、且符合下列條件任一者：

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患（淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病）
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm³ 者 。

符合上述條件之病友，可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感，少數病友會有些微噁心或疲倦感，為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應，需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下，完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案。

• 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

• 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

• 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力，還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示，只要在出現症狀後的 5 天內投藥，可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險；如果是3天內投藥，則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險，所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

• 新冠治療藥物比較表：

免疫低下病友需有更多重的防疫保護，除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外，按時接種COVID-19疫苗，仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患，應主動諮詢醫師，經醫師評估用藥效益與施打必要性。

• 作者 / 梅林．謝德瑞克
• 譯者 / 周沛郁

我們目前還不清楚菌根關係最初是怎麼形成的。有些人大膽提出，最初的相遇溼黏而沒有條理──藻類被沖上泥濘的湖岸和河岸，而真菌在這些藻類體內尋找食物和庇護。有些則主張，藻類來到陸地時，體內已經帶著真菌夥伴了。里茲大學（University of Leeds）教授凱蒂．菲爾德（Katie Field）解釋，不論如何，「它們很快就變得依賴彼此」。

菲爾德是一位傑出的實驗者，投入多年的時間研究現存最古老的植物支系。菲爾德用生長箱模擬遠古的氣候，並用放射性示蹤劑，測量生長箱裡真菌和植物之間的交換作用。真菌與植物的共生方式提供了線索，讓我們了解植物和真菌遷移到陸地的最早階段是怎麼互動的。化石也讓我們一瞥這些早期的聯盟。最精細的樣本來自大約四億年前，含有明確的菌根菌痕跡──羽狀瓣和今日一模一樣。菲爾德讚歎道：「你可看到真菌居然就長在植物細胞裡。」

最早的植物幾乎只是一坨綠色組織，沒有根或其他特化的結構。而這些植物逐漸演化出粗糙的肉質器官來容納真菌同伴，真菌則搜尋土壤中的養分和水。最初的根演化出來時，菌根關係已經存在五千萬年了。菌根菌是陸地上後續所有生命的根源。菌根（mycorrhiza）這個詞真是取得好。根（rhiza）隨著真菌（mykes）存在於世。

數億年後的今天，植物演化出更細、生長更快、更能見機行事的根，這些根表現更像真菌。不過即使是這些根，探索土壤的表現也無法超越真菌。菌根的菌絲比最細的根細了五十倍，長度可以超越植物根部達一百倍，比植物根部更早出現在植物上，延伸到根系之外。有些研究者更進一步。我的一位大學教授向一班吃驚的學生吐露：「植物其實沒有根，只有真菌根，也就是菌根。」

菌根菌太多產，菌絲體占土壤中活生物量的二分之一到三分之一。根本是天文數字。全球土壤表層十公分之中，菌根菌絲的總長度大約是我們銀河系寬度的一半（菌絲長 4.5 × 10¹⁷ 公里，銀河系寬度 9.5 × 10¹⁷ 公里）。如果把這些菌絲熨成一片，總表面積是地球上乾燥土地面積的二點五倍。然而，真菌不會停滯不動。菌根菌絲迅速死去、再度生長（一年十到六十次），一百萬年後，累積的長度會超過已知宇宙的直徑（菌絲長 4.8 × 10¹⁰ 光年，已知宇宙直徑是 9.1 × 10⁹ 光年）。菌根菌已經存在了大約五億年之久，而且不限於土壤表層十公分的地方，所以這些數字顯然低估了。

植物和菌根菌在彼此的關係中產生一種極化現象──植物的莖處理光與空氣，真菌和植物的根則處理周圍的土壤。植物把光和二氧化碳打包成醣類和脂質。菌根菌則把固著在岩石裡的養分拆開，分解物質。這些是真菌在雙重棲位下的情況──真菌一部分的生命發生在植物體內，一部分在土壤中。菌根菌駐紮在碳進入陸生生命循環的入口，牽起大氣和土地的關係。時至今日，菌根菌就像擠進植物葉和莖裡的共生真菌，會幫助植物應付乾旱、炎熱和其他許多陸地生命一開始就有的逆境。我們稱為「植物」的，其實是演化成來栽培藻類的真菌，以及也演化來栽培真菌的藻類。

——本文摘自《真菌微宇宙：看生態煉金師如何驅動世界、推展生命，連結地球萬物》，2021 年 8 月，果力文化。

人體內外住著許多微生物，腸道、皮膚、生殖器官、口腔等部位有不少微生物與人共生，可謂小小生態系。這些迷你生物們種類繁多，多半無法人為培養，從前難以研究。

受惠於科技進步，如今可以直接定序樣本中所有 DNA，拼湊不同生物的基因組。因此即使是無法培養、甚至是前所未知的微生物，都有機會被新的辦法找到。

同樣概念也能用於古時候的樣本，了解古代的共生微生物。最近有 2 篇論文發表，分別探討和古代人類共生的口腔與腸道菌。

從牙結石獲得古代口腔微生物

研究古人口腔中的微生物，比研究皮膚、腸道等其他部位容易。這是因為軟組織很難保存，即使有軟組織，除了冰人奧茲等罕見案例之外，裡頭的微生物也很難留下蹤影；相較之下，口腔中的各種成分卻常常會進入牙結石，和牙齒一同遺留至今。

過往曾有一些古代智人牙結石的研究問世，而距今數萬年之久的尼安德塔人，也有過幾件樣本發表。

這次的兩篇新論文，除了 15 個已知樣本之外，又獲得 109 個新的牙結石；這總共 124 件的樣本，分別來自美洲的吼猴，非洲的大猩猩、黑猩猩，數萬年前的尼安德塔人和智人，以及更近期的智人。^{[1, 2]}

各種靈長類動物之間，有些共通的微生物款式，由此可以推論，某些微生物，與靈長類應該有著長期的共生關係，也許超過千萬年。口腔中的微生物，主要有鏈球菌屬（Streptococcus）、放線菌屬（Actinomyces）、細梭菌屬（Fusobacterium）、棒狀桿菌屬（Corynebacterium）幾大類。

研究微生物常常碰到的困難是，近親彼此間變化太多，也有很多不知道的款式。這回由人類牙結石取得的口腔微生物們，根據遺傳差異總共可以歸類為 27 個屬（genus）的層級，可是其中 3 群竟然連名字都沒有。

也就是說，儘管它們曾經是人類口中主要的微生物，整個屬卻都沒有已知的資訊。對於共生微生物，還有太多未知之處。

歐洲智人與尼安德塔人，口腔共享微生物？

這回獲得年代最早的樣本，是距今約 10 萬年的尼安德塔人，來自東歐的塞爾維亞 Pešturina 遺址，其餘數萬年前的尼安德塔人，則位於西班牙、比利時、義大利。

有趣的是，早於 1.4 萬年前的歐洲智人，和更早的尼安德塔人有類似的口腔微生物組成；晚於 1.4 萬年的歐洲智人卻明顯不同，接近後來的智人。已經知道距今 1.4 萬年過後有不少移民進入歐洲。看來狀況是：不同人群，也攜帶不同的口腔微生物。

歐洲較早智人的口腔微生物，和尼安德塔人有直接關係嗎？口腔微生物的形成和寶寶的照顧者有關，研究者因此推論，當初進入歐洲見到尼安德塔人的智人，雙方有過小孩，也獲得了尼安德塔人的口腔微生物。^[3]

問題是，上述推論不符合已知證據。智人繼承的尼安德塔人 DNA 皆來自超過 5 萬年前，非洲外族群尚未分家以前的階段。超過 4 萬年前進入歐洲的智人，確實見過尼安德塔人，有些人還有過更多遺傳交流；但是他們後來都滅團了，和更晚的歐洲智人沒有直接關係。^{[4, 5]}

• 延伸閱讀：最初移民歐洲的智人，與尼安德塔人情慾交流，但是後來滅團

與尼安德塔人擁有類似口腔微生物，距今 1.4 到 3 萬多年前的歐洲智人，非常可能是在尼安德塔人消失以後才進入歐洲，其實沒有見面的機會。雙方的口腔微生物之所以相似，我想並非來自直接交流，而是另有原因。

即使沒有農業，智人與尼安德塔人都吃很多澱粉？

另一項值得一提的發現是，尼安德塔人與智人的口腔，都存在不少會消化澱粉的鏈球菌型號。如果飲食中沒什麼澱粉，這類微生物不太可能這麼豐富；由此推論，尚未發明農業的智人，甚至是尼安德塔人，或許平時都攝取不少澱粉。

古今的智人飲食可謂千變萬化，即使沒有米、麥、玉米等農作物，不依賴農業，光憑採集塊根、塊莖、果果等食物，也能獲得大量澱粉。

至於尼安德塔人吃什麼，目前了解仍很有限。有些研究認為尼安德塔人主要吃肉，尤其是大型植食動物的肉。這回提出的大量澱粉，仍是需要驗證的論點。

• 延伸閱讀：短篇 尼安德塔人，主要吃肉肉

我個人的想法是，即使沒有農業，仰賴所謂的採集、狩獵、漁業，不同時空的智人飲食也差異很大，尼安德塔人或許也是如此。有些吃肉當主食，有些大量攝取澱粉，搞不好更接近實際狀況。至今取樣非常有限下，難以評估尼安德塔人的飲食多元性。

一千多年前美洲古人的腸道菌

住在腸道的微生物們會影響消化、免疫等功能，近年來知名度大增，可能連榕樹下的阿伯都知道。

近日發表的另一項研究，獲得了距今 1000 到 2000 年前，幾位美洲古人的腸道菌。取樣腸道菌通常不會深入腸道，而是由糞便採樣。新研究也是如此，稀有的樣本來自美國西南部 3 處遺址的糞便化石。^{[6, 7, 8, 9, 10]}

研究者嘗試 15 個樣本，成功 8 個，定序當中所有 DNA 後，總共拼湊出 498 種細菌的基因組。這兒想要探索的對象是「古代」「腸道菌」，排除疑似非古代的樣本後剩下 209 個，其中只有 181 種源自腸道，最有機會真的是古代人的腸道菌。

微生物數量多、突變多，品系差異千變萬化，大部分不在人類的認知內；這類研究方法又是靠拼湊 DNA 推測，沒有獲得完整的真正細菌。因此這兒的「種」和一般講的物種不太ㄧ樣，指的是 species-level genome bin，簡稱 SGB。為求方便，本文直接寫成種。

181 種古代腸道菌中有 39%，也就是 61 種之前沒有見過。它們或許已經消失，或是古代美國西南部獨特的款式。探索古代微生物時，發現未知的微生物算是常態。

呼應人類大歷史的腸道共生關係

古代和 789 位現代人相比，大部分腸道菌種類還是共通的，不過遺傳上有點出入。古代樣本拼湊出 2 款 Methanobrevibacter smithii，中文姑且稱之為「史密斯甲烷短桿菌」。甲烷短桿菌常常在腸道發現，它們不是細菌，是古生菌（archaea，也叫作太古生物）。

超過一千年的 2 款史密斯甲烷短桿菌，遺傳上彼此最相似，落在現代樣本的 DNA 變異之內。估計所有這類古生菌共同祖先的年代，介於距今 5.1 到 12.8 萬年之間，平均 8.5 萬年前。似乎是智人祖先離開非洲時，裝在肚子裡，一起帶著走的腸道菌之一。

有意思的是，美洲古代古生菌和最近同類分家的年代，介於距今 1.6 到 4 萬年之間，平均 2.7 萬年前。倘若估計正確，大概落在智人移民美洲，與亞洲漸漸分家的年代範圍。

這些與人共生的微生物，也隱藏著遷徙移民史的線索。

尚未工業化，沒有抗生素的年代

生活環境、日常飲食，都是影響腸道菌組成的主要原因。和 789 位現代人相比，古人的腸道菌較接近非工業化社會的人，和工業化社會的人差異很明顯，符合預期。

基因層次上，工業化社會現代人的腸道菌，有比較多分解聚糖（glycan）的基因（endo-4-O-sulfatase、SusD-like protein）。

相對地，古人和非工業化現代人的腸道菌，則有較多分解澱粉、肝糖（glycogen）的基因（carbohydrate-active enzyme，簡稱 CAZyme）；另外它們的可動遺傳因子也比較多（mobile genetic element，例如轉座子），也許在變動的環境下，有助於增加適應力。

但是不論工業化或非工業化社會的現代人，腸道菌配備對抗抗生素的基因，都明顯比古人更多。讓我們一瞥抗生素廣泛使用後，對腸道菌的影響。

上述兩項研究，不管論點有無道理，樣本都相當難得，肯定是酷炫的研究！

延伸閱讀

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• 短篇 尼安德塔人，主要吃肉肉
• 短篇 北美洲最早被吃掉的野生馬鈴薯，在一萬多年前的猶他
• 沒有化石沒關係，從泥土也能取得尼安德塔人DNA！
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• 最初移民歐洲的智人，與尼安德塔人情慾交流，但是後來滅團
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• 超過4.5萬年捷克金馬小姐，最古早已知智人DNA
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• 美洲考古懶人包，Make America Great Again!
• 十年養一菌！普羅米修斯古生菌，加入洛基、索爾的阿斯嘉殿堂

參考資料

1. Yates, J. A. F., Velsko, I. M., Aron, F., Posth, C., Hofman, C. A., Austin, R. M., … & Warinner, C. (2021). The evolution and changing ecology of the African hominid oral microbiome Proceedings of the National Academy of Sciences, 118(20).
2. Turns out developing a taste for carbs wasn’t a bad thing
3. The surprising evolutionary history of our oral bacteria
4. Hajdinjak, M., Mafessoni, F., Skov, L., Vernot, B., Hübner, A., Fu, Q., … & Pääbo, S. (2021). Initial Upper Palaeolithic humans in Europe had recent Neanderthal ancestry. Nature, 592(7853), 253-257.
5. Prüfer, K., Posth, C., Yu, H., Stoessel, A., Spyrou, M. A., Deviese, T., … & Krause, J. (2021). A genome sequence from a modern human skull over 45,000 years old from Zlatý kůň in Czechia. Nature Ecology & Evolution, 1-6.
6. Wibowo, M. C., Yang, Z., Borry, M., Hübner, A., Huang, K. D., Tierney, B. T., … & Kostic, A. D. (2021). Reconstruction of ancient microbial genomes from the human gut. Nature, 1-6.
7. Ancient human faeces reveal gut microbes of the past
8. Ancient gut microbiomes may offer clues to modern diseases
9. Research reveals ancient people had more diverse gut microorganisms
10. Piles of ancient poop reveal ‘extinction event’ in human gut bacteria

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁。