微生物實驗室生存之謎：關鍵在於「共生網路」

最新研究發現，微生物多樣性的維持並非取決於單一物種，而是由複雜的共生網路所支撐。這項突破性發現，解開了長期困擾科學界的謎團：為何實驗室環境難以重現自然界的微生物多樣性？

微生物生態系無所不在，從海水、土壤到人體腸道，處處可見其蹤跡。然而當科學家試圖在實驗室培養這些微生物時，多數物種卻難以存活。德國奧登堡大學赫姆霍茲海洋生物多樣性研究所的最新研究指出，關鍵在於微生物間錯綜複雜的依存關係。

這篇發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)的研究，由生物多樣性專家湯瑪斯·克萊格博士和提洛·格羅斯教授主導。他們發現微生物群體透過「交叉餵養」形成緊密網路，彼此交換代謝副產物。這種共生關係一旦被破壞，整個系統就會崩潰。

研究團隊運用源自物理學的網路理論建立模型，發現微生物群落的崩潰過程類似電網跳電或疫情期間的供應鏈中斷。克萊格博士解釋：「就像骨牌效應，單一物種的消失可能引發連鎖反應，導致整個系統迅速轉變為低多樣性狀態。」

格羅斯教授進一步說明：「實驗室培養就像對自然群體施加幹擾。若取樣時遺漏某些關鍵物種，它們提供的代謝產物就會短缺，進而影響其他物種的生存。」這解釋了為何在資源充沛的實驗環境中，仍難以維持微生物多樣性。

這項研究首次完整揭示微生物群落的整體依存機制。最令人驚訝的是，一旦群落崩潰，即使重新提供資源，恢復也極為困難。正如克萊格博士所言：「微生物不是單打獨鬥，整個群體要嘛共存共榮，要嘛一起滅亡。」

這項發現不僅改寫了我們對微生物生態的認知，更為未來實驗室培養技術提供全新方向。研究團隊建議，未來應更注重維持微生物間的互動作用網路，而非僅關注單一物種的培養條件。

參考文獻：克萊格與格羅斯，《交叉餵養導致微生物組多樣性的臨界點》，2025年5月6日，《美國國家科學院院刊》。DOI: 10.1073/pnas.2425603122

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