本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
……像我們其他人一樣。 魚的故事、成堆的螞蟻和衡量世界的難度
我們在生物學方面取得了巨大進步，但我們仍在努力衡量生命的極限。獨眼詩人吉姆·哈里森寫道，他統計過一生中見過的鳥類數量。據哈里森說，這個數字“精確且令人震驚”。當我們更廣泛地計算我們周圍的生命時，我們沒有這種文學上的奢侈，無論我們如何選擇估計和希望。由於缺乏真實的計數，我們似乎很容易滿足於估計，無論多麼粗略1。
生物學家 E. O. 威爾遜曾說過，熱帶森林中 40% 的動物質量是由活生生的螞蟻身體組成的，螞蟻從洞裡跑出來，螞蟻爬上樹，螞蟻吃掉一切，無處不在。 威爾遜經常重複的估計（我也是罪魁禍首之一）來自 Fittkau 和 Klinge 於 1973 年在 Biotropica 雜誌上發表的一項研究。在熱帶生物學狂野而蓬勃發展的早期，Fittkau 和 Klinge 透過在 1970 年的較長一段時間內儘可能多地射殺和誘捕大型動物來測量脊椎動物的生物量。然後他們稱重了它們。這些脊椎動物（是在未指明區域機會性收集的）的重量隨後與對其他節肢動物質量的最佳估計值進行了比較，該估計值來自 Beck（1971 年）的一篇文章。當談到螞蟻時，Beck 能做的最好的事情就是假設（而不是測量）“就生物量而言，亞馬遜中部雨林中四分之三的土壤動物是螞蟻和白蟻。” 因此，透過追隨猜測螞蟻和白蟻的 Beck，Fittkau 和 Klinge 得出了亞馬遜森林中活體動物質量的比例是由螞蟻組成的估計。 Fittkau 和 Klinge 的估計在任何具體方面都不可信，但似乎沒有人做得更好。 即使估計是錯誤的，它也抓住了熱帶生物學家知道是真實的本質，即有很多螞蟻。
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[圖片。 釣到一條大魚。 在科學領域，我們很少能理解我們線另一端的生物到底有多大。 來源：Flickr，Vik Banerjee 拍攝的照片。]
最近，對生活在人類腸道中的物種的許多、許多研究幾乎總是提到，數萬億個細菌個體生活在人類腸道中，細菌細胞的數量是人類細胞的十倍。 大多數研究都未能為此估計提供參考文獻。 少數人引用了 Rodney Berg 1996 年的一篇論文。 Berg 在其中指出，“大腸（結腸）是人類和動物微生物定植的主要部位……因此，大腸內含有大量的細菌（1010-1011 bactera g--1 腸內容物）……” 後來，Berg 斷言，普通人體內和體表共有 1014 個細菌細胞，而人類細胞為 1013 個，也就是說，細菌細胞的數量是人類細胞的十倍。 Berg 沒有為此估計引用任何來源。 在他的論文中，對於其他類似的估計，他參考了 1920 年代關於腸道菌群的書籍。 我也找不到那裡的原始估計。 1924 年的一篇論文確實提到了數萬億個腸道細菌，但即使那時也沒有引用。 我將繼續挖掘最初的數萬億微生物參考文獻（如果您知道，請給我發電子郵件），但我會推測它很古老，並且來自在我們意識到腸道中的大多數微生物無法在實驗室中培養之前進行的研究。 當我深入挖掘時，我認為值得思考的是，為什麼我們如此容易堅持對我們周圍生命的規模進行估計，無論多麼粗略？
我懷疑有多種答案。 當然，其中一個原因是作為生物學家，我們已經體驗到我們研究的特定生物體的宏偉和後果。 我們見過螞蟻。 我們已經考慮過微生物的巨大密度。 我們去過山上，發現山上充滿了生命。 我們已經體驗過這些數量，並希望向那些沒有每天看到它們的人傳達它們的崇高。 不僅僅是個人數量或它們的質量讓我們想要估計並因此出錯。 生物學家喜歡引用地球上物種數量的參考文獻，即使對於地球上存在的物種數量，也沒有任何類似於共識的東西存在。 如果有共識，那就是還有更多有待發現，而不是已經被發現的。 還有多少？ 嗯，有一些粗略的估計，但我們將把下一代人留在黑暗中，並用光明填滿它。
生物學家內心深處通常是漁民。 他們/我們想讓您瞭解逃脫的那條魚，它有多大，它有多神奇，生命有多麼難以形容，無論是魚、微生物還是螞蟻，似乎總是如此。 生物學家也並非孤單。 天文學家有時也會感到同樣的衝動，想要描述他們發現自己一生都在度過的難以形容的領域。 卡爾·薩根喜歡計算宇宙中星星的數量。 他曾著名地描述了“數十億又數十億”顆星星。 他的數學很粗略，但他提供的大量估計清楚地表明，宇宙足夠大，可以容納比我們的思想或科學論文更多的宏偉，宏偉，甚至可能還有一些外星生命。
考慮到薩根實際上有助於回到思考我們體內細菌的數量。 當薩根還是個年輕人的時候，他娶了一個更年輕的女人，名叫琳恩。 當薩根抬頭仰望時，琳恩則低頭環顧四周，觀察她周圍的生命。 她研究了生命的細節，並在研究過程中有了一個發現。 琳恩在早期俄羅斯工作成果的基礎上，離婚並再婚後將成為琳恩·馬古利斯，她發現卡爾·薩根的身體、她的身體以及其他所有人的身體中的細胞都是細菌。 她想象在古老的生命之湯中，一個細菌細胞吞噬了另一個細菌細胞，儘管是偶然的。 裡面的細胞變成了線粒體，外面的細胞變成了宿主。 嵌合體的結果是所有植物、真菌和動物生命都由此衍生而來的細胞，當然也包括卡爾·薩根。
馬古利斯的發現通常被認為與現代對生命或宇宙規模的估計沒有任何關係，但它與這些數量息息相關。 馬古利斯的發現意味著您的每個細胞，按血統來說，都是一個細菌細胞。 馬古利斯早期意識到，我們不僅僅是被微生物覆蓋，我們就是微生物。 卡爾·薩根像所有曾經活過的人一樣，完全是由細菌細胞組成，這些細菌細胞充滿了液體和氣體，並由生化膠水粘合在一起，並向整體發出訊號。
[圖片。 卡爾·薩根的身體完全由細菌細胞、訊號和生化膠水組成。 來源：行星學會，1980 年]
您可能會爭辯說，構成您的細菌細胞與它們的祖先截然不同，以至於這種聯絡是隱喻性的，而不是有意義的。 然而，事實是這樣的。 有時，如果從您的身體中取出細胞並在培養物中生長，則可以像細菌細胞一樣對其進行餵養和生長。 它甚至可以——在正確的（或錯誤的，因為這樣的細胞是癌變的）突變下——（重新）獲得某種獨立的生命，以至於有人認為一些源自野生環境中培養的人類細胞的細胞培養物，現在應該被視為新物種。 您的細胞可能比您想象的更接近恢復到它們更原始的生命狀態。
您的所有細胞都是微生物。 這個真理並不比對您腸道中微生物細胞數量、森林中螞蟻數量或任何其他與生命宏偉有關的事物的粗略估計更粗略。 有您認為是“您”的古老微生物細胞，然後是您腸道和皮膚上基因多樣性更高的細胞，這些細胞的協調性較差，更容易受到命運和環境的影響，但同樣是您的一部分。 擦掉您腸道或皮膚上生活的細菌細胞，您就會死亡。 擦掉您身體中的所有微生物細胞，那麼，就不會剩下任何細胞了。
當我們衡量生命，計算我們諺語中的鳥類時，這會讓我們處於什麼位置？ 它讓我們回到了我們開始的地方，無知但充滿敬畏。 每位生物學家都有他們自己統計的他們所見過的生命，其實際衡量標準比粗略的數字更令人震驚。 卡爾·薩根抬頭仰望天空，計算在“那裡”找到更多生命的機率。 隨著好奇號探測器在火星上，我們再次被邀請思考這個問題。 但當我們這樣做時，值得記住的是，當我們試圖量化地球上這個淡藍色星球上的事物時，我們仍然會絆倒，沒有人能告訴您您的森林中有多少物種，您的身體中有多少物種，叢林中有多少螞蟻，或者關於生命尺度的其他很多資訊，除了它比我們想象的要大得多。 但也許我們應該給自己一個喘息的機會。 畢竟，我們已經弄清楚了很多事情，因為我們只不過是數萬億又數萬億星形細胞的複雜結合。 數萬億又數萬億，甚至更多。
1-“作為一個孩子，剛從醫院出來，左臉貼著膠帶，我開始數鳥。 五十歲時，總數精確且令人震驚，這是我唯一的秘密。” 吉姆·哈里森，《數鳥》詩。