微生物能幫助解決地球危機嗎？
當你在擔心地球的未來，有一群看不見的盟友已經開始工作了。
氣候危機的消息鋪天蓋地。大堡礁白化、蜜蜂消失、塑膠充滿海洋、乾旱讓農業難以為繼，這些數字和畫面很容易讓人覺得無力。但在那些讓人窒息的壞消息旁邊，有一個幾乎被忽略的故事：細菌，可能是地球危機的解方之一。
不是在科幻小說裡，不是遙遠的未來，是現在，就在各大研究室裡，一群科學家正在和微生物並肩工作，嘗試為最緊迫的環境問題找到出路。
在微生物科學工作上的實驗學者們不斷提醒我們：健康不只是人類的事。在這個共同的家園裡，我們的健康、地球的健康，以及無數物種的健康，彼此深刻地交織、相互依存，只有一個健康（One Health）一個地球。
你的消化道和地球的微生物生態系，用的是同一套邏輯
在進入每個具體案例之前，先停在這裡一秒。我們花了很多篇幅聊過腸道菌相，它如何維持平衡、失衡後會有什麼後果、益生菌和後生元如何介入。
你會發現，接下來的幾個故事，用的幾乎是同一套語言：一個生態系的平衡（宿主 + 有益微生物）、一個外部威脅打亂平衡、以及透過重新引入特定有益菌株來嘗試恢復。這不是巧合，是科學的統一邏輯。
如同 Dr. Brendan Daisley 所說：「當你看到農藥噴灑在我們的食物上，一個很少被評估的面向是：這些農業化學物質如何影響微生物。尤其是人體腸道菌相內的微生物，以及這對世代的連鎖影響。這讓我開始研究益生菌如何影響這些農業化學物質的吸收。它們能代謝這些物質，讓其不再對人體健康構成威脅嗎？然後，有個邏輯性的轉移到了蜜蜂，因為蜜蜂高度暴露於農業化學物質之中……我開始研究蜜蜂相關的微生物，它們和人類的相似之處驚人，尤其是在我們依賴微生物維持健康這一點上。」
這段話，是整篇文章最好的索引。
珊瑚益生菌：給珊瑚礁的藥方
2024 年，大堡礁發生了有記錄以來規模最大的白化事件。珊瑚失去共生藻、骨架裸露、逐漸死亡，這個景象，正在全球各地的珊瑚礁上演。
但有一群科學家，正在嘗試一個令人振奮的解法： 給珊瑚打益生菌。
海洋微生物學的前沿研究者 Dr. Raquel Peixoto 和她的團隊，正在回答益生菌增強珊瑚韌性、保育、修復和保護珊瑚礁的潛力的關鍵問題。她特別鎖定了能讓珊瑚更耐受海水溫度變化的關鍵微生物。她的方法是：在實驗室中培養有益細菌，然後將它們應用回珊瑚身上。如 Dr. Peixoto 所描述：「珊瑚，就像你一樣。有一個微生物體，而特定的益生菌物種已被顯示能幫助珊瑚對抗病原體、循環養分、清除廢物、防禦紫外線，並改善人類誘發的氣候變遷所造成的損害。」
邏輯和人體腸道益生菌幾乎完全相同：找到健康生態系中的有益菌株，在壓力環境下仍能存活並發揮保護作用，然後有策略地引入被損傷的系統。
我們之前在 澳洲珊瑚礁生態與腸道的關係 這篇文章裡，深入討論過珊瑚全生物體（Coral Holobiont）與人體腸道生態的驚人平行性。如果你想更完整地理解這個科學框架，那篇文章是很好的起點。
土壤益生菌：讓農業對抗乾旱
你可能沒想過，土壤是一個生態系。
一茶匙的健康土壤裡，微生物的數量超過地球上的人口總和。它們分解有機物、固定氮素、促進植物根系吸收養分。整個農業生態系，都建立在土壤菌相的健康之上。
具有超過 30 年微生物生態學經驗的 Dr. Janet Jansson 研究居住在土壤、沉積物和人類腸道中的微生物群落，以及氣候變遷對草原和北極生態系統中微生物群落的影響。她提出了一個精彩的比喻：「你可以把根想象成是一個由內而外的腸道。它非常相似。作為一個內部器官，腸道吸引有益微生物來幫助消化食物；在根部，一些微生物在裡面，但很多在外面……我們正在研究如何通過富集具有有益特性的微生物群落。有點像益生菌對人類腸道的作用，用來改善植物生長。」
其中一個特別重要的應用方向，是幫助植物對抗乾旱：「如果你在把植物種植到乾旱土壤之前，添加這組適合在土壤中生活的微生物，植物通常能存活得好得多。而我們知道，隨著氣候變遷，乾旱和乾旱系統預計在未來會更加嚴峻，所以我們需要思考如何在水資源大幅減少的乾旱條件下保護植物。」
這個方向不只關乎植物的存活，更涉及土壤的碳封存能力。健康的土壤微生物體，是地球最重要的碳匯之一，而它的崩潰，會進一步加速氣候變遷。
蜜蜂益生菌：守護全球三分之一的食物
全球約三分之一的糧食作物，包括酪梨、咖啡、藍莓、棉花都依賴蜜蜂授粉。但蜜蜂正在消失。
農藥、氣候變遷、疾病和棲地喪失，共同造成了蜜蜂族群的大幅萎縮。而在這個危機的背後，腸道菌相的角色，比你想像的更關鍵。蜜蜂腸道菌相是一個相對簡單的系統，只有 5 個核心成員，但它為蜜蜂健康提供許多益處，包括改善生長、消化和防禦機會性病原體的保護。
農藥的問題在這裡變得很複雜。農藥噴灑不只直接傷害蜜蜂，還會破壞蜜蜂的腸道菌相。農藥暴露顯著影響了蜜蜂腸道細菌群落的結構。而菌相失衡的蜜蜂，免疫力下降、更容易受到病原體侵擾，這是一個惡性循環。 蜜蜂腸道內的原生細菌菌株，能在 72 小時內降解農藥衣氏甲氧嘧啶（clothianidin），這表示，從蜜蜂本身的腸道菌群中篩選和開發益生菌，可能是減輕農藥威脅、幫助蜜蜂健康的一個有前景的策略。
這個故事讓人著迷的地方，是它把人類腸道健康、農業生態和全球糧食安全，用一條微生物的線索串了起來。而解法，正是從腸道菌相的研究框架出發。
塑膠降解菌：吃掉人類留下的爛攤子
全球每年生產超過 4 億噸塑膠，其中只有不到 10% 被回收。其餘的，進入了土壤、海洋，分解成無處不在的微塑膠。但自然界，也許早已有了回應。
來自各種環境的細菌：包括受污染土壤、垃圾掩埋場、廢水、污水和堆肥，已被證實具有降解微塑膠的能力。其中最廣為人知的例子，是 2016 年日本研究者發現的 Ideonella sakaiensis。這種細菌能分泌兩種酵素，將最常見的單次使用塑膠 PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）分解為可被微生物進一步代謝的成分。這個發現，開啟了「酵素回收」的新產業方向。
Carbios 公司開發了一種改良的細菌酵素，能分解並回收 PET；而 LanzaTech 則利用微生物代謝工業廢氣生產航空燃料，這些都是微生物技術正在從實驗室走向商業規模的真實案例。
更大膽的嘗試，是將這個概念送上太空：Seed 的 SeedLabs 研究夥伴曾設計了一個自主生物反應器系統，使用微生物將 PET 塑膠轉化為環境友善的「新塑膠」，並在地球上方 134 萬英尺的高空測試它的運作。 這不是實驗室裡的浪漫夢想，這是在貨真價實的太空環境裡測試細菌的應用潛力。
為什麼微生物的潛力被嚴重低估了？
如果這些科學進展如此令人振奮，為什麼我們在新聞裡聽到的氣候解方裡，幾乎從不提到微生物？
儘管微生物技術具有廣泛的潛力，它在應對氣候變遷或減少生物多樣性喪失的國際計畫中，仍然在很大程度上被忽視。例如，2023 和 2024 年的聯合國氣候峰會（COP）的討論中，微生物技術在實現無化石燃料替代方案方面的角色，幾乎缺席。
一部分原因是尺度的問題：細菌太小了，它的工作很難被看見，很難被拍成震撼人心的圖像，也很難被媒體以簡單的方式傳遞。
但科學家沒有因此停下來。
如 Dr. Daisley 所說：「到最後，我相信我們會找到出路。你必須想想我們走了多遠。就在一百年前，我們甚至還沒有考慮微生物這件事。」 這段話，是這整個故事最好的結尾。
換句話說：你的身體微生物，比你以為的更有恢復力。但這不代表它不需要被照顧。
地球微生物和你的消化道健康，有什麼直接的關係？
你可能會問：珊瑚礁和蜜蜂的事，和我每天照顧腸道有什麼關係？
關係，比你想的更近。
第一：同一套科學邏輯貫穿了人體和地球的微生物研究：理解一個，就是在理解另一個。研究蜜蜂腸道益生菌的科學家，用的是和人類腸道研究幾乎相同的框架；珊瑚益生菌的菌株篩選邏輯，和人體益生菌的開發邏輯一脈相承。
第二：農藥對蜜蜂腸道菌相的影響，與農藥殘留對人體腸道菌相的潛在影響，目前都是活躍的研究方向。從生態完整性的角度支持減農藥政策，是兩個方向的研究者共同關注的議題。
第三：最根本的一點：對微生物的尊重，是對地球和對自己身體同樣適用的態度。菌相多樣性的重要性，無論是在你的腸道、在珊瑚礁上、在土壤裡、還是在蜜蜂的肚子裡，都指向同一個生態智慧。
延伸閱讀
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常見問題 FAQ
Q1：塑膠降解菌真的能解決塑膠污染問題嗎？目前進展到哪個階段？
目前塑膠降解菌的研究已從實驗室邁向初步商業化，但大規模應用仍面臨挑戰，包括降解效率（自然條件下多數細菌的降解速率仍偏慢）、菌株的環境安全性評估，以及從實驗室規模到工業規模的工程挑戰。目前研究最有進展的降解對象是 PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯），而聚乙烯（PE）等更常見的塑膠，降解速率目前仍非常有限。這是一個有希望的方向，但短期內不會是單一解決方案。
Q2：蜜蜂的腸道菌相和人類的有多相似？
蜜蜂和人類的腸道菌相在整體組成上差異很大：蜜蜂只有約 5 個核心菌群，人類有數百種，但它們在功能邏輯上有驚人的相似性：菌相支持消化、免疫調節、保護對抗病原體，以及對宿主健康的整體貢獻。這種跨物種的功能相似性，正是「One Health」概念的核心。微生物的運作邏輯，跨越了物種的邊界。
Q3：土壤益生菌和我在農市場買的有機蔬菜有什麼關係？
有機農業的核心理念之一，就是維護土壤微生物相的多樣性和活性，避免農藥和合成肥料對土壤菌相的破壞。研究顯示，有機農法土壤中的微生物多樣性通常高於慣行農法土壤，而這直接影響作物的根系健康、養分吸收效率，以及土壤的碳封存能力。選擇有機農產品，是在用消費行為支持這個生態系統。
Q4：珊瑚益生菌的研究目前進展到實際應用了嗎？
珊瑚益生菌目前仍主要處於實地試驗和小規模研究階段，尚未達到大規模生態修復的應用層次。挑戰包括：如何在開放海洋中有效投放益生菌、如何確保只促進目標有益菌而不干擾其他海洋生態，以及在氣候持續暖化的前提下，益生菌能提供多少保護空間。研究者保持謹慎的樂觀態度，同時強調，珊瑚益生菌是爭取時間的策略，不能取代從根本減少溫室氣體排放。
Q5：我個人可以做什麼，支持這些微生物科學的應用方向？
幾個具體的行動方向：減少一次性塑膠使用，降低塑膠降解菌需要應對的問題規模；支持減農藥的農業政策和有機農產品；注意家庭中抗生素和抗菌產品的過度使用（它們不只影響你的腸道，也進入水系影響環境微生物）；以及關注這個領域的科學進展，讓微生物技術在氣候討論中獲得應有的重視。
科學來源：
- El Khoury, S. et al. (2022). Endogenous Honeybee Gut Microbiota Metabolize the Pesticide Clothianidin. Microorganisms, 10(3), 493. PMC8949661.
Kwong, W. K., & Moran, N. A. (2024). The honeybee microbiota and its impact on health and disease. Nature Reviews Microbiology, 22(3), 122–137. PMC10998682.
- Sbaghdi, T. et al. (2024). The Response of the Honey Bee Gut Microbiota to Nosema ceranae Is Modulated by the Probiotic Pediococcus acidilactici. Microorganisms, 12(1), 192. PMC10819737.
Daisley, B. A. et al. (2024). A case for microbial therapeutics to bolster colony health and performance of honey bees. Frontiers in Bee Science, 2, 1422265.
Martak, D. et al. (2025). Microbial degradation of microplastics: Effectiveness, challenges, and sustainable solutions. PMC12595085.
Microbes can capture carbon and degrade plastic — why aren't we using them more? (2025). eco-news.space / Nature.
Jansson, J. K. et al. (2024). Gut physiology meets microbiome science. PMC11406389.
Seed Health SeedLabs. (2022). Inside the Mission to Send Trash-Transforming Bacteria Into Space. seed.com/cultured.
International Union of Microbiological Societies. (2024). Harnessing microbial technologies for climate change and sustainability. Nature, 636, 17–18.
Margolis, K. G. et al. (2025). Early-life gut microbiome and stress-axis perturbations dysregulate systemic, mucosal, and brain immunity. bioRxiv. DOI: 10.1101/2025.03.19.644259.
