「孤兒」細菌與「十大細菌要犯」

更新於 發佈於 閱讀時間約 9 分鐘

我們的每日生活,面臨非常多疾病的挑戰。雖然人類有防禦系統(免疫系統),但還是不面會生病。


自從巴斯德發現了細菌是讓物質腐敗的原因後,人類開始重視細菌、研究細菌。但是,這個研究,卻是嚴重「偏食」的喔!


怎麼說呢?最近的研究發現,將近四分之三(74%)的細菌沒有人研究。而有10種細菌的研究論文,佔了全體細菌論文的半數。


這個研究,是由美國密西根大學的Paul Jensen教授自己完成的。他從PubMed資料庫中擷取了大約從1980年到2024年11月1日的文獻(大約涵蓋了44年)。由於是從PubMed資料庫擷取的,所以是以英語文獻為主(雖然PubMed也收錄其他語言的文獻,但需要有英文摘要才能被收錄)。


他主要是搜尋標題和摘要中提到的細菌名稱,所以如果細菌名稱只有出現在正文中,那就不會列入了。也就是說,像最近這些年常見的大規模的比較不同的細菌家族的文獻,因為只有「主角」會出現在標題與摘要,這些小配角們就不會被列入啦。當然,像那樣的論文,究竟要不要把那些細菌家族算做有研究?或許也是要再想想。


他的主要發現包括:在所有細菌研究文獻中,僅有10個物種就佔據了一半的研究論文數量。


另外,他發現74%的已知細菌物種從未被研究過(考慮到他只有搜尋標題與摘要,或許這個比例還是需要再討論的),而超過九成的細菌學文章只研究了不到1%的物種。

他的一個發現比較讓人擔心的是:在1990-2020年間,每個研究物種的論文發表數量下降了60%


為什麼會有這種「偏食」的現象呢?他認為主因是因為科學界長期集中研究少數「模式生物」(model species)。造成的結果就是,如第94名(考慮到細菌共有43,409種,94名算蠻受關注的啦)的「奧奈達希瓦氏菌」(Shewanella oneidensis),受到引用的次數也比大腸桿菌少201倍。由於學界不只是重視出版,也重視引用次數(被引用代表大家覺得論文很重要),這樣自然也會影響到大家研究「孤兒」細菌的意願。


當然,另外一個原因是,通常被選定為模式物種的生物,就會投入比較多的資源去研究它,所以,如果發現一個未知的基因需要研究,往往也會比較容易著手。這大概也是為什麼細菌的研究如此「偏食」的原因之一吧!其實植物的研究也很偏食啊,所以我每次看到用比較特別的植物做的研究,都會如獲至寶呢!


所以,「十大細菌要犯」是哪些呢?


根據論文圖1B的數據,「十大細菌要犯」的清單如下:


1. 大腸桿菌 (Escherichia coli),出版了312,057篇論文,佔總細菌論文的21%。大腸桿菌是重要的模式物種,又是開啟古典分子生物學的重要物種,會有這麼多論文當然不意外。而大腸桿菌的O157會造成出血性腹瀉,所以在疾病研究上也很重要!


2. 金黃色葡萄球菌 (Staphylococcus aureus),出版了130,288篇論文,佔總細菌論文的8.8%。金黃葡萄球菌是重要的致病菌,尤其其中的抗甲氧西林金黃色葡萄球菌(MRSA, Methicillin-resistant Staphylococcus aureus),這是最廣為人知的超級細菌之一。不受到關注,好像很沒天理喔?


3. 綠膿桿菌 (Pseudomonas aeruginosa),出版了75,757篇論文,佔總細菌論文的4.9%。綠膿桿菌是一種機會性感染病原,在免疫受損的病人中特別容易發現。一般感染肺部及泌尿道,或者在燒傷、傷口及其他血液感染的病人中造成敗血病,甚至肺炎。


4. 結核分枝桿菌 (Mycobacterium tuberculosis),出版了51,850篇論文,佔總細菌論文的3.5%。結核分枝桿菌就是引起俗稱「肺癆」的結核病,雖然長得慢,但是並不容易治療。常常有病人因為「藥要吃那麼久」(記得是六個月),所以就忘記吃或不吃,造成抗藥性結核病愈來愈多。


5. 枯草桿菌 (Bacillus subtilis),出版了44,943篇論文,佔總細菌論文的3.0%。枯草桿菌是「益菌」,廣泛使用在食品和飼料添加劑上,如日本的納豆和韓國料理中的清麴醬,都需要枯草桿菌來幫忙。近年來也開始使用在種子保護及生物防治上,在水產養殖中的應用也相當廣泛。


6. 肺炎克雷伯氏菌 (Klebsiella pneumoniae),出版了29,409篇論文,佔總細菌論文的2.0%。肺炎克雷伯氏菌可以在人類,特別是免疫力低下的個體造成肺炎、尿路感染、菌血症等等感染症,也是醫院裡聲名狼籍的院內感染菌。不過,近年來社區感染也漸漸增加。在台灣的糖尿病病患中,克雷伯氏菌經常是造成肝膿瘍(liver abscess)的病原。


7. 肺炎鏈球菌 (Streptococcus pneumoniae),出版了27,485篇論文,佔總細菌論文的1.9%。肺炎鏈球菌當然會讓人得肺炎,但是它還可以導致成人感染細菌性腦膜炎,也是中耳炎的頭兩種病原之一。由肺炎鏈球菌引致的肺炎是在年幼或年長的人中最經常出現。另外,第一個證明DNA是遺傳物質的實驗,就是用肺炎鏈球菌做的。


8. 單核細胞增生李斯特菌 (Listeria monocytogenes),出版了21,359篇論文,佔總細菌論文的1.4%。簡稱單增李斯特菌的這隻菌,是李斯特菌症的病原體。它主要透過食物傳染,是最致命的食源性病原體之一,感染者有二至三成的死亡率。單增李斯特菌在美國每年約引起2500個病例、500人死亡,其致死率甚至高過沙門氏菌及肉毒桿菌。


9. 沙門氏菌 (Salmonella enterica),出版了19,892篇論文,佔總細菌論文的1.3%。沙門氏菌會引發腸胃炎,嚴重要住院。我曾認識一個人,他就是因為吃了沒烤熟的雞肉得了腸胃炎,住院住了兩週,後來一看到肉就反胃,從此變成素食者。更不用提令人聞之色變的傷寒桿菌(Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhi),是造成傷寒的病原,嚴重會因腸穿孔、腸出血死亡。另外,有些感染過的病人雖然痊癒,卻會變成無症狀的帶原者,會時時排出細菌,造成他人感染(記得「傷寒瑪麗」嗎?)。


10. 砂眼衣原體 (Chlamydia trachomatis),出版了14,502篇論文,佔總細菌論文的0.98%。會導致砂眼,還會導致人類泌尿生殖系統的感染,女性比男性更容易得。我讀小學的時候,每次第二節下課(有20分鐘),學校就會廣播請有砂眼的同學到保健室讓校護塗藥,這成為我童年的記憶之一。


「十大細菌要犯」的論文佔據了所有細菌研究論文約51%,意味著研究資源高度集中在這些物種上。這些細菌之所以受到如此多的關注,主要是因為它們與人類健康密切相關(如致病菌)、在工業上具有重要應用價值、容易在實驗室中培養和研究、已經建立了完善的研究方法和工具。


不過,這個分析僅包含細菌,並沒有涵蓋病毒、古菌和真菌等。另外,也沒有包含研究整體微生物群或微生物組的論文。


因為個人的偏好,我看了一下論文中列出來(只有前50名)的名單中,是否有植物病原菌。結果只找到兩種,一種是可以感染多種植物,造成斑點病、潰瘍等症狀的假單胞菌(Pseudomonas syringae),名列第33名;另一個則是植物研究者的好幫手,大名鼎鼎的農桿菌(Agrobacterium tumefaciens),第34名。農桿菌會導致植物長冠瘤(crown gall disease),但也因為會把自己的基因插入植物,成為植物研究者用來做轉殖植物(基改作物)的好幫手。


這項研究突顯了微生物學研究中的嚴重不平衡現象,雖然拉肚子、肺炎、砂眼、肺結核、超級細菌當然很重要,但是不代表其他的細菌就不重要(我想大家應該都還記得去年的邦克列酸事件吧?)。或許應該要撥出一些經費來資助其他的細菌的研究,比方說唐菖蒲伯克(霍爾德)氏菌(Burkholderia gladioli)的研究就很重要...邦克列酸可是要人命的啊!


參考文獻:


Jensen, P. A. (2025, January 4). Ten species comprise half of the bacteriology literature, leaving most species unstudied. bioRxiv. https://doi.org/10.1101/2025.01.04.631297


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❦ 莊小昕-avatar-img
2025/01/14
支持老師的呼籲!! 您真的很愛植物!!
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老葉報報
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主要介紹關於植物的新資訊,但是也會介紹一些其他的。 版主在大學教植物生理學,也教過生物化學。 如有推薦書籍需求,請e-mail:susanyeh816@gmail.com
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