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一起來認識你的原核成分──《細菌:我們的生命共同體》推薦序

陳俊堯
・2016/03/14 ・1669字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 490 ・五年級

文/陳俊堯

如果我是在二十年前講書裡的這些內容,一定有人會覺得我瘋了。因為以當時微生物學的知識來判斷,這些事是不可能會發生的,就像沒電話就不能跟國外的人講到話一樣。

在過去的那個世界裡,人和細菌是對立的,大部分人類認識的細菌都是危險而不懷好意的。而今天我們到底多知道了些什麼呢?腸道裡的細菌能影響健康,不意外。但是細菌居然可以影響肥胖神經內分泌系統也都會受細菌影響?影響情緒?連社會行為都要受到細菌左右?自閉症也可能是細菌造成的?原來腸子裡不起眼的細菌們竟然在某種程度上掌控了我們的生活!

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你掌控著你的情緒?或許細菌才是幕後主謀。source:flickr

跟腸道細菌相關的研究及知識正以驚人的速度累積。在今天,談人體或動植物的共生微生物已經成為最熱門的話題,因為細菌似乎能以各種你想不到的方式影響你的生活。談人體微生物的科普書一本接一本問世,但還是填不滿人們對這些微形室友的好奇心。這群最貼近我們,但事實上我們卻對它們全然陌生的盟友們,到底會怎麼影響到我們的日常生活呢?這本書正好是本好玩而又有點深度的入門書。

每個細胞裡都有一隻共生細菌

細菌跟很多生物都有著密切的共生關係。這現象其實也該是理所當然的,因為細菌比動物、植物都還早來到這個星球上,而且早了上億年。直到現在,我們身體的每一個細胞裡都還住著一隻改頭換面的細菌。在古早古早以前一隻細菌被招募進入另一隻古菌的細胞裡共生,組成了第一個真核細胞,而當年那隻細菌變成細胞裡的胞器粒線體。真核細胞有了粒線體的能量支持而變大,從單細胞變成多細胞的生物,體型逐漸巨大化。而它的那些在外闖蕩的野生同伴們,有些轉而進入這個巨大生物體裡,選擇共生或是成為敵人。其實想想這如果把主角換成人,這故事就會變成一群兒時玩伴在動盪的時代裡討生活,有的人在命運捉弄下成了拔刀相向的仇敵,有的人還默默在一旁守護著你,即使你根本沒注意到它的存在。

細菌的世界裡才沒有人類這些無聊又複雜的情感糾葛。但是它們唯利是圖,只要有利,總是會有細菌去嘗試然後用那種方式來生活。細菌發現共生對它們有利,就會有細菌去和動植物共生。最近十年來成堆的研究明確指出,不管你是動物還是植物,統統擺脫不了和細菌共生的命運。

有些細菌住在植物的組織裡面,製造植物荷爾蒙來影響植物的生長。昆蟲體內也有細菌,可以決定這隻蟲兒能不能成功養育出下一代。身為動物的我們,腸子裡也住著以各種方式影響我們健康的細菌。而且就像書裡說的,我們還是從媽媽那裡「繼承」了這些細菌。植物會把共生菌放進種子裡,昆蟲會把共生菌放在蟲卵邊,就是要讓自已的下一代一出生就沾上細菌,和它們建立合作關係。原來細菌也是種傳家寶呢。最近的研究結果還懷疑細菌可以從外面控制那隻困在我們細胞裡的同伴,來增進自已的利益。如果把這些細菌故事收一收來編劇本,我想可以再拍一部電影續集了吧。

Scanning electron micrograph of Escherichia coli
Scanning electron micrograph of Escherichia coli

為什麼該讀這本書

這本書是本值得推薦的入門書。書裡收集了這些年來引領腸道微生物研究的重要人物和研究,讓他們一個一個在書裡現身。作者巧妙地串起這些原本該是艱深的研究成果,將它們變成俏皮的故事,讓你輕鬆吸收進入這個領域所需要的知識與概念。這本書裡提到很多你不知道的真相,原來細菌是我們在這個世界第一個朋友,原來我們自以為能主宰意志,卻沒意識到細菌悄悄在影響我們的情緒及判斷。連你轟轟烈烈的愛情故事,可能也有細菌干政的痕跡呢。你還是你自以為的那個萬物之靈嗎?科學家逐漸接受生物體應該是這隻生物和附生微生物加起來的集合,這些微生物應該被視為一個器官那樣地參與這個生物的生活。所以你身上的細菌們該算是你的一部分,而你應該要一起來認識自已的原核成分。

本文作者為慈濟大學生命科學系助理教授

showTakeLook

 

書名:《細菌:我們的生命共同體》

作者:哈諾.夏里休斯、里夏爾德.費里柏

譯者:許嫚紅

出版社:商周出版


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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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為什麼吃甜的會蛀牙?——《生活中的東西都可以寫成化學式》

快樂文化
・2022/05/09 ・1404字 ・閱讀時間約 2 分鐘

來談談我們的敵人——蛀牙。

蛀牙的化學物語

導致蛀牙的主要原因有兩個。前面提過的蛀牙菌是其中一個因素,而蛀牙菌具體的名稱為「轉糖鏈球菌」,據說這種細菌常在孩童約三歲以前經由大人傳染,原因包括使用父母用過的筷子和湯匙,或輪流喝飲料等;另一個因素就是食物中所含的糖分,主要成分為「蔗糖」。

這兩個因素結合在一起時,就會發生以下情況:首先,轉糖鏈球菌利用蔗糖製造一種稱為「葡聚糖」的分子。葡聚糖的化學式為(C6H10O5)n,後面會再詳細說明。葡聚糖附著在牙齒表面,會成為轉糖鏈球菌的棲息地。此外,口腔中的其他細菌(根據統計,口腔中的細菌有 600 多種)也會混入其中。

這些附著在牙齒上的組合物稱為「牙菌斑」,有時也被稱為「齒垢」或「生物膜」(biofilm,又稱菌膜)。你可能在牙膏等的廣告中有聽過這些名詞。

之後,獲得棲息地的轉糖鏈球菌會產生大量的「酸」,引發去礦質作用,最終導致蛀牙。這個過程如下列所示。

轉糖鏈球菌生活在溫暖的葡聚糖裡,並分解出乳酸;事實上它們也會分解出醋酸,及一種稱為甲酸(HCOOH)的酸,但乳酸所佔的比例較高。這些酸會引發強烈的去礦質作用,溶解牙齒並造成蛀牙。

在這種情況發生前,必須好好刷牙,以澈底清除黏附在牙齒上的牙菌斑(葡聚糖+細菌)!即使是漱口,具黏性的牙菌斑也不易脫落,最有效的方法還是好好刷牙。而牙膏中含有研磨劑(可幫助去除汙垢的顆粒),能有效去除黏黏的牙菌斑。

不易蛀牙的甜食

上個單元我們說明了糖是如何引起蛀牙的。事實上也有一些分子的味道就和糖一樣甜,但卻不太容易引起蛀牙,其中最有名的分子之一就是「木糖醇」,你可能有聽過加了木糖醇的口香糖吧!這個分子的化學式為 C5H12O5,詳細的結構如下圖。

為什麼木糖醇味道甜甜的,卻不容易引起蛀牙呢?在回答這個問題前,我們先回想一下為什麼蔗糖(糖)會導致蛀牙。蔗糖是轉糖鏈球菌用來製造葡聚糖的材料,而反應過程中產生的果糖,會被轉糖鏈球菌做為養分來源,並分解出乳酸分子。

那木糖醇呢?首先木糖醇不像蔗糖是製造葡聚糖的材料,另外轉糖鏈球菌不會把木糖醇當成養分來源,所以也不會分解出乳酸。因此它們的味道雖然很甜,但卻不容易引起蛀牙。

這裡出現了一個問題。木糖醇和蔗糖的結構看來截然不同,但為什麼味道也是甜甜的呢?若像下圖一樣,稍微改變一下木糖醇的畫法,就會發現它的結構與構成蔗糖的葡萄糖和果糖很像,具有許多羥基這點也非常相似。

——本文摘自《生活中的東西都可以寫成化學式》,2021 年 11 月,快樂文化


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