How big is 大腸桿菌?

Escherichia coli（大腸桿菌）通常簡稱為E. coli，是一種生活在人類和動物腸道中的桿狀細菌。典型的E. coli細胞長約2微米，寬約1微米。1微米是1公尺的百萬分之一。大多數E. coli無害，但有些會使人生病。

大小

E. coli的形狀像一個兩端圓潤的小圓柱體。根據多年來以光學顯微鏡和電子顯微鏡進行的測量，生物學家慣用長2微米、寬1微米做為概略值。這種大小的細胞，體積大約是1立方微米，質量大約是1皮克，也就是1公克的兆分之一。

細胞的大小取決於細菌的生長速度。攝取較豐富養分的細胞生長較快，體型也較大。以乾重來看，每24分鐘分裂一次的細胞，重量幾乎是每100分鐘分裂一次的細胞的6倍。在一項電子顯微鏡研究中，大約每小時分裂一次的細胞，長度介於1.94到2.72微米之間。

每個細胞在生命週期中，長度也會不斷變化。細胞會先變長，再從中間縊縮成兩個。平均而言，新生細胞剛形成時的長度，是母細胞分裂前長度的一半。

大小比較

• 把大約40到50個E. coli細胞首尾相接排列，長度會等於一根人類頭髮的寬度，也就是80到100微米。
• 把大約4個E. coli細胞首尾相接排列，長度會等於一顆紅血球的寬度，也就是大約7.5微米。
• 如果把一個E. coli細胞放大到身高1.7公尺的人的大小，人類頭髮的寬度會變成68到85公尺。
• 巨型病毒Pithovirus sibericum的顆粒長約1.5微米，長度大約是E. coli細胞的四分之三。

E. coli的棲息環境

E. coli存在於許多地方，包括環境、食物、水，以及人類和動物的腸道。大多數菌株是健康腸道中正常存在的一部分，能幫助消化食物、製造維生素，並防禦有害病菌。

不過，有些菌株會引發疾病，例如腹瀉、泌尿道感染和肺炎。人可能因吞下受污染食物或飲水中的這些細菌而感染，也可能透過接觸動物或其他人而感染。

E. coli如何生長與移動

E. coli透過一分為二的方式繁殖，這個過程稱為二分裂。在最理想的實驗室條件下，菌群數量最快每20分鐘就能增加一倍。以這個速度計算，一個細胞理論上在10小時內就能增加到超過十億個。

細胞利用鞭毛游動，鞭毛是佈滿細胞表面、呈螺旋狀的堅韌細絲，會像螺旋槳一樣旋轉。鞭毛朝一個方向旋轉時，會聚集成束，推動細胞向前移動；朝另一個方向旋轉時，則會散開，使細胞翻滾，轉向新的方向。

參考資料

• How big is an E. coli cell and what is its mass?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
• Cell length (BNID 100001). BioNumbers, Harvard Medical School, citing Grossman, Ron and Woldringh, Journal of Bacteriology, 1982.
• Cell-size control and homeostasis in bacteria. Taheri-Araghi et al., Current Biology, 2015.
• About E. coli Infection. Centers for Disease Control and Prevention, 2024.
• How Microbes Grow. In Microbiology. OpenStax, 2016.
• Unique Characteristics of Prokaryotic Cells. In Microbiology. OpenStax, 2016.
• How big is a human cell?. In Cell Biology by the Numbers. Ron Milo and Rob Phillips, Garland Science.
• Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. Legendre et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures (BIPM).