How big is 大肠杆菌?

大肠杆菌（学名 Escherichia coli，通常简称为 E. coli）是一种杆状细菌，生活在人和动物的肠道中。典型的 E. coli 细胞长约 2 微米，宽约 1 微米。微米是百万分之一米。大多数 E. coli 菌株是无害的，但有些会让人生病。

大小

E. coli 的形状像一个两端圆润的微小圆柱体。生物学家根据多年使用光学显微镜和电子显微镜测量的结果，把长 2 微米、宽 1 微米作为经验值。这种大小的细胞体积约为 1 立方微米，质量约为 1 皮克，即万亿分之一克。

细胞的大小取决于细菌的生长速度。营养越丰富，细菌生长得越快，体积也越大。按干重计算，每 24 分钟分裂一次的细胞，几乎是每 100 分钟分裂一次的细胞重量的六倍。一项电子显微镜研究发现，大约每小时分裂一次的细胞长 1.94–2.72 微米。

每个细胞在生命周期中长度也会发生变化：先是不断伸长，然后从中间收缩、一分为二。平均而言，新生的细胞长度是其亲代分裂前长度的一半。

大小比较

• 大约 40–50 个 E. coli 细胞首尾相连，就能达到人类头发的宽度，即 80–100 微米。
• 大约四个 E. coli 细胞首尾相连，就能达到一个红细胞的宽度，红细胞直径约为 7.5 微米。
• 如果把一个 E. coli 细胞放大到身高 1.7 米的人那么高，人类头发就会有 68–85 米宽。
• 巨型病毒 Pithovirus sibericum 的颗粒长约 1.5 微米，约为 E. coli 细胞长度的四分之三。

E. coli 生活在哪里

E. coli 广泛存在于环境、食物、水以及人和动物的肠道中。大多数菌株是健康肠道菌群的正常组成部分，在肠道中帮助消化食物、合成维生素并抵御有害细菌。

不过，有些菌株会引发腹泻、尿路感染和肺炎等疾病。人若食入被这些细菌污染的食物或水，或接触动物或人，就可能被感染。

E. coli 如何生长和移动

E. coli 通过一分为二的方式繁殖，这一过程叫作二分裂。在最理想的实验室条件下，菌群数量最快每 20 分钟就能翻一番。照这个速度，一个细胞理论上在 10 小时内就能繁殖出超过十亿个后代。

细胞依靠鞭毛游动，鞭毛是遍布细胞表面的坚硬螺旋状细丝，转动起来像螺旋桨一样。鞭毛朝一个方向转动时，会聚拢成束，推动细胞向前游动；朝另一个方向转动时，则会散开，使细胞翻滚，转而朝新的方向前进。

参考资料

• 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).