“人体内细菌数为细胞数的 10 倍”，这个流传已久的说法要被淘汰了，近日研究指出，两者比应近似于一比一，而非十比一。
根据 Nature 1 月 8 日的报导，来自以色列的 Ron Milo、Ron Sender 及加拿大的 Shai Fuchs 3 名研究员挑战了这项迷思。一个 70 公斤重、170 公分高、20~30 岁的“模板人”，其体内平均含有 30 兆个细胞和 39 兆只细菌。当然这里有颇大的变异，包含不同性别、年龄和体脂肪差异。数值甚至会翻转，细胞变为细菌的两倍──但远低于原先假设的 10 倍。这个结论发表在 bioRxiv，此网站收录学术期刊出版前的未定稿本。
那么这项迷思又是从哪里来的呢？让我们回头看看先前的论文。作者表示，上千次的论文引用皆可追溯至 1977 年一篇微生物的年度回顾文。其中提到：一个正常的人，体内含有 100 兆个细胞，而只有十分之一是真正的人体细胞，其他是真核或原核的微生物们。有趣的是，这个结论其实源自最早 1972 年的文献。1972 年微生物学家 Thomas Luckey 利用简便计算法（back of the envelope estimate） ，估算出每克的消化道内容物约有 1011 只细菌，乘以消化道内体积（Luckey 假定从口腔至肛门为 1 升，转为质量为 1,000 公克），而得出全身上下约有 1014 只细菌。那时普遍认为的人体细胞为 1013 个，所以是十比一。本篇作者形容，这项估算被“优雅地执行，但作者一定没预料到几十年之后会被广泛引用”。
（Source：biorxiv.org）
但科学研究总是踩在前人头上，还必须望得更高。3 名研究员认为这数据十分不精准，于是他们重新检验，将器官按照细菌浓度多寡排列名次。由于大肠内体积大于第二名的牙菌斑，所以浓度与体积相乘之后，菌数是牙菌斑的 100 倍，大肠荣登冠军并获得研究员唯一注目。透过 X 光、解剖及核磁共振扫描等方法，得“模板人”之肠内体积平均为 409 ml（≒0.41L）。而目前最常用于测大肠细菌浓度的方式为检验干燥粪便样本。透过直接计数、特殊染色及杂合法，经过干湿转换而得出每克潮湿粪便共有 9×1011 只菌。全身上下近似于 0.41×9×1011=3.9×1013 只菌，庞大工程也就进行一半了。接着是人体细胞数的估算。
较早的细胞估算是以 25g 的老鼠，其全身的 DNA 总重除以一个细胞的 DNA 重，再用人鼠体重等比放大得到约为 1013 个细胞。但这样的方法排除了不含 DNA 的细胞，如红血球。而更细致的操作，2013 年来自意大利博洛尼亚大学的 Bianconi，运用组织学的方法，将薄壁细胞和基质细胞都算了进来。全身共 56 种细胞，其中 6 种囊括了全部数量的 97%，依序是红血球（70%）、神经胶质细胞（8%）、内皮细胞（7%）、真皮纤维细胞（5%）、血小板（4%）和骨髓细胞（2%），而本篇作者依此比率以更精确的方法更新了前 4 项的细胞数。统整所有的计算后，全身细胞共有 3×1013 个，因此细菌比上细胞数为 1.3：1，推翻了十比一的假说。1972 年 Luckey 的研究，由于大部分细菌居住在大肠（体积只有 0.4 升），Luckey 将细菌浓度乘上了 1 升，因此高估了菌数。
（Source：Nature）
看到最后你会想，那这个研究做来到底有啥功用咧？作者们两手一摊，承认它的确在生物学上没有太大意义。但还别转台！2015 年的一篇论文提到，了解体内不同组织的细胞数，可以做为研究不同组织的癌症风险指标。伟大的研究也不都建立在看似最无聊、最没意义的观察上吗？研究者深信，良好的实验是奠基在严谨的数据之上，另外，从简便计算法进化到更细致的估算法，对进行量化研究的生物学家来说会是一个启发。“还有什么地方比人体更棒，可以用来进行量化研究的呢？”作者说。“如此一来，我们就可以履行阿波罗神庙大门上的那句箴言──认识你自己。”
- Revised estimates for the number of human and bacteria cells in the body
- Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions
- Scientists bust myth that our bodies have more bacteria than human cells
