本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
……像我们其他人一样。 鱼的故事、成堆的蚂蚁和衡量世界的难度
我们在生物学方面取得了巨大进步，但我们仍在努力衡量生命的极限。独眼诗人吉姆·哈里森写道，他统计过一生中见过的鸟类数量。据哈里森说，这个数字“精确且令人震惊”。当我们更广泛地计算我们周围的生命时，我们没有这种文学上的奢侈，无论我们如何选择估计和希望。由于缺乏真实的计数，我们似乎很容易满足于估计，无论多么粗略1。
生物学家 E. O. 威尔逊曾说过，热带森林中 40% 的动物质量是由活生生的蚂蚁身体组成的，蚂蚁从洞里跑出来，蚂蚁爬上树，蚂蚁吃掉一切，无处不在。 威尔逊经常重复的估计（我也是罪魁祸首之一）来自 Fittkau 和 Klinge 于 1973 年在 Biotropica 杂志上发表的一项研究。在热带生物学狂野而蓬勃发展的早期，Fittkau 和 Klinge 通过在 1970 年的较长一段时间内尽可能多地射杀和诱捕大型动物来测量脊椎动物的生物量。然后他们称重了它们。这些脊椎动物（是在未指明区域机会性收集的）的重量随后与对其他节肢动物质量的最佳估计值进行了比较，该估计值来自 Beck（1971 年）的一篇文章。当谈到蚂蚁时，Beck 能做的最好的事情就是假设（而不是测量）“就生物量而言，亚马逊中部雨林中四分之三的土壤动物是蚂蚁和白蚁。” 因此，通过追随猜测蚂蚁和白蚁的 Beck，Fittkau 和 Klinge 得出了亚马逊森林中活体动物质量的比例是由蚂蚁组成的估计。 Fittkau 和 Klinge 的估计在任何具体方面都不可信，但似乎没有人做得更好。 即使估计是错误的，它也抓住了热带生物学家知道是真实的本质，即有很多蚂蚁。
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[图片。 钓到一条大鱼。 在科学领域，我们很少能理解我们线另一端的生物到底有多大。 来源：Flickr，Vik Banerjee 拍摄的照片。]
最近，对生活在人类肠道中的物种的许多、许多研究几乎总是提到，数万亿个细菌个体生活在人类肠道中，细菌细胞的数量是人类细胞的十倍。 大多数研究都未能为此估计提供参考文献。 少数人引用了 Rodney Berg 1996 年的一篇论文。 Berg 在其中指出，“大肠（结肠）是人类和动物微生物定植的主要部位……因此，大肠内含有大量的细菌（1010-1011 bactera g--1 肠内容物）……” 后来，Berg 断言，普通人体内和体表共有 1014 个细菌细胞，而人类细胞为 1013 个，也就是说，细菌细胞的数量是人类细胞的十倍。 Berg 没有为此估计引用任何来源。 在他的论文中，对于其他类似的估计，他参考了 1920 年代关于肠道菌群的书籍。 我也找不到那里的原始估计。 1924 年的一篇论文确实提到了数万亿个肠道细菌，但即使那时也没有引用。 我将继续挖掘最初的数万亿微生物参考文献（如果您知道，请给我发电子邮件），但我会推测它很古老，并且来自在我们意识到肠道中的大多数微生物无法在实验室中培养之前进行的研究。 当我深入挖掘时，我认为值得思考的是，为什么我们如此容易坚持对我们周围生命的规模进行估计，无论多么粗略？
我怀疑有多种答案。 当然，其中一个原因是作为生物学家，我们已经体验到我们研究的特定生物体的宏伟和后果。 我们见过蚂蚁。 我们已经考虑过微生物的巨大密度。 我们去过山上，发现山上充满了生命。 我们已经体验过这些数量，并希望向那些没有每天看到它们的人传达它们的崇高。 不仅仅是个人数量或它们的质量让我们想要估计并因此出错。 生物学家喜欢引用地球上物种数量的参考文献，即使对于地球上存在的物种数量，也没有任何类似于共识的东西存在。 如果有共识，那就是还有更多有待发现，而不是已经被发现的。 还有多少？ 嗯，有一些粗略的估计，但我们将把下一代人留在黑暗中，并用光明填满它。
生物学家内心深处通常是渔民。 他们/我们想让您了解逃脱的那条鱼，它有多大，它有多神奇，生命有多么难以形容，无论是鱼、微生物还是蚂蚁，似乎总是如此。 生物学家也并非孤单。 天文学家有时也会感到同样的冲动，想要描述他们发现自己一生都在度过的难以形容的领域。 卡尔·萨根喜欢计算宇宙中星星的数量。 他曾著名地描述了“数十亿又数十亿”颗星星。 他的数学很粗略，但他提供的大量估计清楚地表明，宇宙足够大，可以容纳比我们的思想或科学论文更多的宏伟，宏伟，甚至可能还有一些外星生命。
考虑到萨根实际上有助于回到思考我们体内细菌的数量。 当萨根还是个年轻人的时候，他娶了一个更年轻的女人，名叫琳恩。 当萨根抬头仰望时，琳恩则低头环顾四周，观察她周围的生命。 她研究了生命的细节，并在研究过程中有了一个发现。 琳恩在早期俄罗斯工作成果的基础上，离婚并再婚后将成为琳恩·马古利斯，她发现卡尔·萨根的身体、她的身体以及其他所有人的身体中的细胞都是细菌。 她想象在古老的生命之汤中，一个细菌细胞吞噬了另一个细菌细胞，尽管是偶然的。 里面的细胞变成了线粒体，外面的细胞变成了宿主。 嵌合体的结果是所有植物、真菌和动物生命都由此衍生而来的细胞，当然也包括卡尔·萨根。
马古利斯的发现通常被认为与现代对生命或宇宙规模的估计没有任何关系，但它与这些数量息息相关。 马古利斯的发现意味着您的每个细胞，按血统来说，都是一个细菌细胞。 马古利斯早期意识到，我们不仅仅是被微生物覆盖，我们就是微生物。 卡尔·萨根像所有曾经活过的人一样，完全是由细菌细胞组成，这些细菌细胞充满了液体和气体，并由生化胶水粘合在一起，并向整体发出信号。
[图片。 卡尔·萨根的身体完全由细菌细胞、信号和生化胶水组成。 来源：行星学会，1980 年]
您可能会争辩说，构成您的细菌细胞与它们的祖先截然不同，以至于这种联系是隐喻性的，而不是有意义的。 然而，事实是这样的。 有时，如果从您的身体中取出细胞并在培养物中生长，则可以像细菌细胞一样对其进行喂养和生长。 它甚至可以——在正确的（或错误的，因为这样的细胞是癌变的）突变下——（重新）获得某种独立的生命，以至于有人认为一些源自野生环境中培养的人类细胞的细胞培养物，现在应该被视为新物种。 您的细胞可能比您想象的更接近恢复到它们更原始的生命状态。
您的所有细胞都是微生物。 这个真理并不比对您肠道中微生物细胞数量、森林中蚂蚁数量或任何其他与生命宏伟有关的事物的粗略估计更粗略。 有您认为是“您”的古老微生物细胞，然后是您肠道和皮肤上基因多样性更高的细胞，这些细胞的协调性较差，更容易受到命运和环境的影响，但同样是您的一部分。 擦掉您肠道或皮肤上生活的细菌细胞，您就会死亡。 擦掉您身体中的所有微生物细胞，那么，就不会剩下任何细胞了。
当我们衡量生命，计算我们谚语中的鸟类时，这会让我们处于什么位置？ 它让我们回到了我们开始的地方，无知但充满敬畏。 每位生物学家都有他们自己统计的他们所见过的生命，其实际衡量标准比粗略的数字更令人震惊。 卡尔·萨根抬头仰望天空，计算在“那里”找到更多生命的几率。 随着好奇号探测器在火星上，我们再次被邀请思考这个问题。 但当我们这样做时，值得记住的是，当我们试图量化地球上这个淡蓝色星球上的事物时，我们仍然会绊倒，没有人能告诉您您的森林中有多少物种，您的身体中有多少物种，丛林中有多少蚂蚁，或者关于生命尺度的其他很多信息，除了它比我们想象的要大得多。 但也许我们应该给自己一个喘息的机会。 毕竟，我们已经弄清楚了很多事情，因为我们只不过是数万亿又数万亿星形细胞的复杂结合。 数万亿又数万亿，甚至更多。
1-“作为一个孩子，刚从医院出来，左脸贴着胶带，我开始数鸟。 五十岁时，总数精确且令人震惊，这是我唯一的秘密。” 吉姆·哈里森，《数鸟》诗。