The Sky of Gene: 我包羅萬象

在僑大先修班的生物實驗課上，我和同組同學要用培養皿培養我們手上的微生物。實驗方法很簡單，就是在洋菜膠培養基上蓋「手印」，然後在炎熱的夏天放在實驗室裡培養就好。我把這個重要的任務交給同學。

過了兩天，我們收集培養皿要撰寫實驗報告時，每一組都長出了各種奇奇怪怪的菌落，甚至連「菇」都有了，可是我們那組的培養皿上啥都沒有，令我們感到非常崩潰。基於他的個人衛生習慣，我們原本還滿懷期待有最多種菌落的啊。我逼問同學，他是怎麼在培養皿上蓋手印的，只見他拿起培養皿，完全沒打開就直接蓋在玻璃上⋯⋯

即使是自以為洗得頗乾淨的手，或多或少還是能讓培養皿長出五花八門的菌落，有些藝術家甚至能用它們來進行創作。我系上有位學妹林沛瑩，成為了一位著名的生物藝術家，非常擅長用微生物來進行藝術創作，例如她曾結合腦科學，偵測腦波的狀態，同時連接儀器，在培養皿中滴入細菌，利用冥想時的腦波控制儀器在培養皿上製作曼陀羅。細菌會循著滴管揮灑的路線生長，菌落的分泌物的不同酸鹼值，會讓基底的紫色高麗菜汁變色，成為色彩斑斕的圖像。

今年10月5日的台北白畫之夜（Nuit Blanche）城市藝術節，我共同指導的清大跨院國際碩士學位學程藝術與創新科技組的研究生何宜庭，在大直美麗華百樂園前也有個作品《佔領：美麗華》（Occupation: Miramar），是清大《眾幻之門》（The Gate of Phantoms）眾多作品的其中一個：

《佔領：美麗華》是關於我們所處的環境與人際之間的千絲萬縷。本作品透過在採集地展示採集而來的菌來放大「現狀」的瞬間。只要適合生長，微生物佔領著我們所能觸及的各個角落。它們以所處環境中的養分為食，也因此反映著人們的生活方式。人與人之間的互動與時空交織，形塑了所謂的現狀，如同環境中的菌相，是許多人事物影響下的結果。當我們到訪美麗華，佔領同時也被它的一部分佔領。

何宜庭利用從美麗華各處沾到的微生物進行培養，有些菌落還有漂亮的粉紅色和黃色，然後用樹脂封存，再利用3D建模把菌落放大投影到美麗華上，讓觀眾體會到微生物實際上佔領了我們環境中的所有角落，我們也會被它們佔領。這個作品也入選今年11月的希臘雅典數位藝術節（Athens Digital Arts Festival）。

事實上，能夠在一般的培養皿中長出來的微生物，僅是一小部分而已。大部分微生物無法在人工環境下，長出肉眼看得見的菌落，因此我們長期以來對微生物的多樣性都很不瞭解。著名的演化生物學家愛德華．威爾森（Edward O. Wilson, 1929-）以研究螞蟻聞名於世，不僅在學界享有最高榮譽，他寫的《螞蟻》（The Ants）一書還讓他榮獲普利茲獎，他長期為生物多樣性倡言，被人尊稱他為生物多樣性之父。他在自傳《大自然的獵人：博物學家威爾森》（Naturalist）的結尾中提到，如果有機會讓他重新選擇研究主題，他會選擇研究土壤中微生物的多樣性。看來微生物無窮無盡、形形色色的種類也讓生物多樣性之父深深著迷。

還好他當年沒選擇研究土壤微生物多樣性，否則他恐怕不會有今天的成就，因為他肯定會大大受限於技術性瓶頸。然而現在，拜DNA定序技術的日新月異和成本大幅降低所賜，我們有了「元基因體學」（Metagenomics）的研究，讓我們能窺視一下那些無法培養的微生物。另外，也有科學家研發出新方法，讓更多土壤中的細菌也能夠在特製的培養基中生長。當然，上個世紀早就有不少微生物學家努力地在工具有限的情況下，發現了不計其數的微生物。

於是這幾十年來，微生物學的知識真可謂日新月異，我大學時的微生物學教科書已被改寫得面目全非，很多關鍵知識都得要更新。也因為近年取得許許多多的新知識，和微生物學新知有關的科普書，如雨後春筍般冒出，例如《我們只有10%是人類：認識主宰你健康與快樂的90%細菌》（10% Human: How Your Body’s Microbes Hold the Key to Health and Happiness）、《細菌：我們的生命共同體》（Bund fürs Leben – Warum Bakterien unsere Freunde sind）、《微生物的巨大衝擊》（Follow Your Gut: The Enormous Impact of Tiny Microbes）、《不該被殺掉的微生物：濫用抗生素如何加速現代瘟疫的蔓延》（Missing Microbes: How the Overuse of Antibiotics Is Fueling Our Modern Plagues）（請參見〈我也只有10%是人類〉和〈我們生命共同體的巨大衝擊〉）。

今年還有這本難得的好書《我擁群像：栽進體內的微米宇宙，看生物如何與看不見的微生物互相算計、威脅、合作、保護，塑造大自然的全貌》（I Contain Multitudes: The Microbes Within Us and a Grander View of Life），作者艾德．楊（Ed Yong）以極為優異的文筆，為我們勾畫出微生物和我們千絲萬縷、剪不斷理還亂的複雜關係，以及科學研究中一再柳暗花明的好多村，帶我們一路見識一個又一個令人嘆為觀止的更廣大生物世界。

《我擁群像》告訴我們，荷蘭的雷文霍克（Antonie van Leeuwenhoek，1632－1723）用手工自製的顯微鏡，首先觀察並描述單細胞生物，他把這些生物稱為「animalcules」。雷文霍克去世後，無人追隨其研究，因為當時沒人能夠像他那樣製造出精巧的顯微鏡，他死後兩百年，微生物的研究才後續有人。

科學知識，只要運用得當，就一定能造福世人，可是能和路易．巴斯德（Louis Pasteur，1822-1895）所取得的成就相提並論的，真是鳳毛麟角。他讓醫學、公共衛生和食品科學邁入新紀元，讓現代人有更長的壽命和更優的生活品質。他的研究掌握細菌的特性，並提出細菌傳染導致疾病的理論，徹底改變了世界。巴斯德是法國人心目中的民族英雄，我去年中到巴黎的巴斯德研究院參加了一個研討會，主辦方還特意安排我們參觀了他的故居。

當然，大量傳染病確實和細菌感染有關，我去年底就被細菌感染的肺炎搞到多次出入醫院，還得住院治療，苦不堪言。有了這個認識，我們不僅對微生物避之唯恐不及，還大開殺戒！然而，凡事都不該過猶不及。抗生素的大量濫用，不僅造成了多重抗藥性超級細菌的演化，還影響了我們的腸道菌的健康。原來，微生物並不是百害而無一利的惡棍而已，牠們也為我們做了許多好事。

微生物對我們的健康太重要了，以致於小嬰兒一出生，就要從陰道中獲得母親的益生菌，而且母乳中也有滋養益生菌的寡醣！這對嬰兒建立健全的免疫系統和消化系統至關重要。我有些能夠獲得科學前沿知識的高學歷媽媽朋友，多年前即使是剖腹生產，都堅持要用陰道分泌物塗抹小寶寶，這在歐美頂尖醫院幾年前仍認為匪夷所思，甚至被嚴厲禁止的。

近年，有愈來愈多研究顯示，當我們的生活環境太過「乾淨」、也就是連該有的微生物也被清除時，我們的免疫系統可能無用武之地，於是就只能槍口向內，這或許能部分解釋為何過敏和自體免疫疾病在公共衛生良好的先進國家愈來愈常見。原來，我們的免疫系統，才不是一味對微生物喊打喊殺（就像香港黑警對示威抗議者那樣不問青紅皂白地暴虐），而是要像喬王那樣喬事情，把我們身上的微生物喬成對的配方。

有科學家發現，一些難纏的腸道疾病，居然可以透過「糞便移植」（fecal transplantation）來治療！大概在十幾年前，我在《紐約時報》讀到這個匪夷所思的療法時，我絕大多數在醫學院工作的朋友都聞所未聞，現在則已是眾所皆知。當我們愈深入瞭解，事物的複雜性就愈超乎想像，《我擁群像》很清楚地交待了這樣的療法的故事。

《我擁群像》應用大量生動的案例，讓我們見識到我們的身體就是個生態系統，我們的眼耳鼻舌身各種微生物體都無處不在，近年甚至還有科學家宣稱子宮也非無菌的，只是仍存在高度的爭議性。有微生物學家主張，就細胞數而言，我們全身只有約十分之一的細胞是人類的，其他的都是微生物的。這也還存在爭議，不過肯定的是，人體上的微生物細胞數量很可能比人類細胞還多上不少。

我們人類的基因體也不過只有兩萬多個基因，而我們身上的微生物體的基因總合，可能是人類基因的幾百倍。如果我們能夠和微生物合作無間，幹嘛要事事親為呢？就像成功的大企業也會把一些重要業務外包給更專業的公司來處理。這些微生物對我們來說，不少是合作了上百萬年的「老朋友」。微生物之間和我們與微生物之間無時無刻都要處於微妙的平衡，我們才能有稱得上是健康的身體。也有愈來愈多的科學證據指出，微生物還有夠雞婆，管得超多，連我們的心理情緒也不放過。

《我擁群像》並非是一本人類中心的作品，艾德．楊帶我們見識到其他生物和微生物之間的精彩互動，讀這本書就像觀看國家地理頻道的生態紀錄片一樣令人一再嘖嘖稱奇。

微生物體對你我的身心健康居功厥偉，我們怎麼能夠放過認識它們的機會呢？來讀讀這本《我擁群像》，見識我們有多包羅萬象吧！