基本介紹
- 中文名：Erko Stackebrandt
- 出生地：德國
- 出生日期：1944年
- 畢業院校：Christian-Albrechts
學術事業,
學術事業
由於Stackebrandt父親於1930年修讀醫學時獲得顯微鏡，因此自小他即伴著微顯鏡成長。但於孩提時期，卻對顯微鏡沒有任何特別的興趣，僅是用來做過幾次池溏水及草汁的觀察，大多數時候只是拿來秀給小朋友看的。在學時期，他想成為建築師比成為一位自然現象觀察者大多了。但是，由於慕尼黑大學建築學系入學考試的失利，他成為建築師的夢想瞬間幻滅；接下來，體育和生物學是他的第二及第三志願，但由於慕尼黑的Ludwing-Maximilians大學在體育方面的入學要求中有滑雪這個考試項目，在德國平原長大的Stackebrandt是從來未接觸過的，只好在這個大學中讀生物學了，由於他並沒有把生物學視為未來的事業，所以他並不知道有沒有其它更好的大學來學生物學。
然而，在接下來的兩年中，Stackebrandt開始顯露出對動物學及植物學的興趣，而為了彌補在生物學學習上的不足，他將所有課餘的時間全部用來致力於厥類植物及昆蟲的收集，持續追趕上同學的步伐，大多數同學在十年前就開始這些活動了。於數個季節後，他即擁有超過兩千種豐富的甲蟲收藏，主要來自巴伐利亞（Bovaria）、奧地利及南提洛爾（Southern Tirol）等處。雖然比較晚才知道，關於嚴謹收集這個性狀在 Stackebrandt基因池(gene pool)里其實是有著母親的遺傳的。他認為昆蟲學是可以發展的事業，直至1960年代末期，由於隨著大學新導入微生物學教授和微生物學學門，令他的生涯產生了不可預知的扭轉。
慕尼黑大學微生學系系主任奧圖‧坎德勒(Otto Kandler)是一位昆蟲學及微生物學家，從事於革蘭氏陽性菌在生理與分類學上的研究。這個學系是世界上研究細胞壁化學成分分析的重心，利用砒碇甲酸(picolinic acid)、啶(pyridine)等溶劑進行一維性氯化氫水解實驗方式，藉以分析細胞壁化學組成肽聚糖(peptidoglycan)的研究，所有微生物學系的畢業生對這些方法都無有不識的。而奧圖‧坎德勒及它的研究夥伴們，如：華德‧韓斯(Walter Hammes)、法蘭斯‧費德勒(Franz Fiedler)、卡爾-漢茲‧史利佛(Karl-Heinz Schleifer)等人，領導了整個科學研究的風氣；而由於他們能重現細菌學上的自然全貌，這使得許多的學生著迷及印像深刻；同等重要的是，實驗室的指導者的名字出現在很多他們的發表上。大家就在這樣的氣氛中養成：唯有勤勞和投入才是科學工作成功的基石。有許許多多的學長們在學業完成後，往往在卓越的學術機構和研究單位中得到很好的位置；因此，他們知道成功的事業還得依賴選擇好的團隊，自己選擇或者依靠機運。
在1972年間在做相當於碩士學位（diploma）的論文時，不同於其它同學們全神貫注於細胞壁研究上，而他著重於另一個分類的課題上，分析代謝終產物在棒狀菌（coryneform bacteria）分類學上的重要性。由於在先前的肽聚糖分析研究中指出：依據典型的形態特徵及化學特性所進行的分類分析，發現了顯著的差異，當然下一步就必需探索其它特徵作為分類依據的可能性，例如：酒精(ethanol)、乙酸(acetate)、乳酸(lactic acid) 形成的定性及定量分析，以及糖解作用(glycolytic pathway) 及五碳糖 (pentose phosphate pathway)等代謝路徑的重建，而這些實驗的結果對已知的棒狀菌菌種之間的關連沒有甚么重大的影響。然而，對Stackebrandt而言，它卻導引出一個分子分類及系統學的世界；在這段時期中，他開始從事細菌分類群之間關係的研究，並引用多元的方法在分類學上。化學分類學（chemotaxonomy）是辨識自然界中相近物種族群的重要步驟（當時最喜愛的教材是國際細菌系統學期刊的20卷第4期）。然而，它是已被注意到的是化學分類局限於套用一些非基因性特質在細菌的分群上，因此在利用化學性分類無法顯示細菌分類的階級結構（hierarchic structure）。
1973年時，由於Stackebrandt在革蘭氏陽性桿狀好氣性菌上的研究，他是被任命成為德國菌種中心（現今世界上最大的微生物種源中心之一）中棒狀細菌的主任。由於興趣及工業、學術界上都極需純菌的關係，於1969年即開始收集相關的菌株；而收集到的這些菌株則是被分散保存於慕尼黑幾位科學家手中，總部設在哥丁根（Gottingen），每位科學家手上的菌株不多，因此有充足的時間套用與發展新的分類方法。
相對於套用化學分類法的同時，有少數的團隊，例如：John Johnson、Don Brenner及Josef De Ley等人所領導著，則進行發展能進一步確定相近菌種分子關連性的相關技術。此時，不同的DNA-DNA雜合技術的套用，此種技術的結果顯示相近的菌種的DNA呈現高度的相似性。接著，這個技術持續的使用在數百種菌株上，這個方法很優異地分辨基因同構型高或者歧異性大的菌株，著實令人印象深刻。雖然，這樣的DNA雜合方法只能顯現近期的演化結果，對於更古早的菌種 歷史卻沒有甚么幫助，雖然這不影響在已知菌屬（genus）中菌種鑑定的套用，身為科學家，Stackebrandt對於細菌的發生起源的好奇是無法滿足的。
回顧以往，這些年的訓練讓他了解到這些分類上所套用的方法，就如同拼圖一樣，尚未完整地拼成，每一種分類方法僅能有效的適用在原先發展的目的上，比如說：集中在細胞中的某些事物都擁有它本身的特性價值及重要性，但是卻無法綜覽整個原核生物界。稍後，當他發現動物學家Theodor Dobszanki曾說過這樣的一句話：「缺乏演化的思維，生物學中任何事物都沒有意義。」 (nothing makes sense in biology-except in the light of evolution)，他知道要追尋什麼，但當時尚無法表達出來。
隨著引用rRNA序列來鑑定系統學上相關性出現後，Stackebrandt隨即引用來鑑定更原始的關連性，其結果比DNA-DNA雜合技術更具威力，而藉分析個rRNA演化上保留序列及它們的遺傳密碼的相似程度，微生物學家可以更進一步了解同科(family)中物種之間的相似程度。因此這個方法可用來協助DNA相似度鑑定用了解原核生物的演化系統。
顯然Stackebrandt並不孤單，在1977年時，他看到一篇來Carl Woese和同僚在1974年發表的論文，其論文指出16S rDNA序列內在特性不僅允許在「種」層級中相近物種間關連性的調查，在遙遠至不同界（kingdom）物種之間亦有意義，所有的數據可以儲存累積於一個可搜尋的資料庫中。因此，他即刻停止DNA-rRNA關連性的研究工作，並在德國國科會的資助下，於1978年一月起，至位於美國伊利州大學的Carl Woese實驗室中，進行博士後的研究工作。毫不誇張的說，在美國伊利州大學香檳分校的十二個月中，改變了他對於科學的態度，那是因為Carl Woese和他在微生物學演化發掘上的專注，分類的關聯性不是天上掉下來的，對百年來細菌的分類應該常抱持著懷疑的態度。當然這也和16S RNA有關，16S rRNA屬於核糖體的一部分， Carl Woese曾經在黑板上寫道：「核糖體是曠世難逢的機器」，在數個月中，他們已將細菌中主要的分類群粗略性的建立起來。在返回德國後，Stackebrandt仍繼續rRNA的研究工作，開始在的Max Planck 研究院生化所，然後在慕尼黑的科技大學，在Kiel大學、Brisbane大學至德國菌種中心等單位中，仍持續著這方面的研究工作。
假定沒有古典微生物分類法上的背景知識，Stackebrandt可能僅是一個依靠序列走江湖的分類學家， 16S rRNA序列分析在分類上極為重要的影響性吸引著他轉形。系統學的研究隨著方法的發展而快速地茲長，如：rRNA分組（cataloguing）方法先後被反轉錄酶方法(reverse transcriptase method)和聚合素連鎖反應(polymerase chain reaction)所取代；凡是rRNA/ rDNA分析能夠進行的物種，其演化樹（phylogenetic tree）統統都可建立，包括的物種如自營性的、共生的、寄生的、極端微生物、胞器、真核性微生物及其它具高等發展形態的菌體。先前以表現型為主的分類學上，大部分屬（genus）以上的分類群或者是屬以內各種之間的關聯性，如果依照系統分類（phylogenetic）上的觀點而言，都是不正確的。前人依照當時所能引用的方法，並依照這些結果發展他們在分類上的觀點，縱然在系統分類法有些錯誤，但是人們也不必責難。
由於大量rRNA序列被成功套用的故事，隨後發展其它演化上保留的序列分子用在建構分類的組織階級架構，這可是符合Dobszanki的說法，演化讓事情變得有意義。隨著這方面信息及數據的大量累積，分類學家就必須抉擇採用哪些數據到自己所認知的系統學中。這些系統學家中，大概可分為三群：第一群對於接受16S rRNA序列的分子數據相當猶豫，對他們而言，這些結果是革命性的，與Bergey的分類手冊（Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology）是很不相同的，使得他們會對16S rDNA序列分析實驗的正確性及效力感到懷疑，然而，漸漸的這類學者已不再存在了；第二群學者由於對這些分子資料深具信心，因此，則偏愛利用這種方式去定義所有的分類；而Dobszanki和其它許多人一樣屬於第三類的分群，主張理應結合分子資料及表現型特質來作為分類的依據。
由於rRNA序列分子在結構上極度保留性，以至於在同種菌株之間，無法反應基因體的異質性，且無法回答所有生命起源的所有問題；且由於表現型及16S rDNA基因型的演化速率上無法達到一個同步化的情況，因此有些16S rDNA序列高度相似的分類群可能有不同的表現型，和DNA雜合關連性實驗的結果也不一定有關。
在分類群定義的過程中，所採用到的客觀數據，如核酸序列、脂質化學組成、肽聚糖、奎寧（isoprenoid quinones）和其它相似的糖代謝終產物及其它相關的表現型特徵，所有這些客觀的數據都是被主觀所採用的，所以愈多客觀的數據，這樣才可能比較選擇到契合真正演化分類的樣式。另外一方面，在系統學上分類物種時，選擇由許多基因所影響的表現型特徵作為參照，在系統分類上將有助於指出數學演算（mathematical algorithms）上的錯誤。Rita Colwell最先提出多元性分類法，事後被證實是成功的，科學社群也接受套用多元的方法於各種分類群中。對於高等的分類層級，特別在界、門、綱、目、科或以上的層級中，由於其成員中表現型特徵可以比照分析的不多，因此，序列的組成及特殊卷標性質的（signature）核酸片段的存在就提供了最重要的分類準則。
將分子序列導入系統學及其後提供穩定的原核生物分類結果，引起了來自於不同細菌領域科學家們的興趣，生化學家、生理學家、形態學家、生態學家、醫用微生物學家及地質化學家都發現微生物系統分類的重要性，這些興趣促成許多跨領用的專家們的合作，涵蓋不同細菌的研究群和其它領域其它主題的工作者，因為他們的所探討的對象在系統分類上可能不預期地非常接近。微生物分類學不再被稱為微生物學中充滿無趣課題的醜小鴨，在過去這十年中，分類學已經發展成為一個高度刺激的學門。
為何對分類學與系統學的興趣瞬間提升，可以解釋為rDNA序列分析在二個微生物學領域中產生極大的影響：醫用微生物學及微生物生態學。來自於聚合素連鎖反應技術發展的誘導與催化，臨床診斷方法的發展開始改變自然檢體中細菌的鑑定方式；多核苷探針(oligo nucleotide probing)及聚合素連鎖反應分析也持續提升了製藥公司的興趣，有些是和Stackebrandt有關聯的，他們自1986年起即發展rDNA探針及快速rDNA篩選模式。
在致病菌的偵測上，DNA分子技術與免疫學方法互補性的結合，廣泛性的套用在自然檢體中的辨識與差異性的分析，微生物學家知道細菌和古細菌這兩大原核生物中，僅粗略性的概括約四千種，這是低估了的。藉由精緻監測方法的發展，可以幫助我們培養那些目前培養不起來的細菌，縱然我們僅想像這些菌數目只是多了百倍，菌種的描述將著重於更多的分子方法而且更省時，到時，像今日這樣少數的分類學者將無法應付可雪崩般涌至的大量新菌種，因此，微生物菌種中心的數目與保存策略應加以改良，以應付大量增加的物種儲存；並且確實提升品管與正確性，增加生物多樣性大會裡的論文數目。
Stackebrandt主要的科學研究動力是來自於下列三領域中的張力：菌種保存（微生物菌種中心）、人為的物種鑑定工作，及物種在生態學上的重要性。換句話來說，使從休息狀態躍至清醒的科學家行列的主要力量來自於：真正細菌天然物種以及它的遺傳定性、環境因子在物種衍生上的角色，及相將這些關信息轉形為「種」的觀念。
明日的系統學學者必需不是「純分子」或者是「純表現型」的科學家，他們必需要聯合和在生物信息學下進行整合。在過去的二十年中，我們認識到原核生物的角色及重要性有了重大的改變；而系統學家們也將受益於分子技術的發展，身為分類學家是很讓人興奮的事，因為，他們的努力正解開原核生物真正天然的面貌。
