自從雷文霍克用顯微鏡首次看見水中的微生物後，經過一百多年，細菌學才終於在十九世紀中葉開始發展。德國的細菌學家科恩用顯微鏡揭開細菌的神秘面紗，並為它們有系統的分類，與巴斯德 (Louis Pasteur) 、柯霍 (Heinrich H. R. Koch) 三人並稱為開創現代微生物學的先驅。

科恩原來學的是植物學。當他取得博士學位返鄉任教時，父親送他一台當時最先進的顯微鏡作為研究工具，科恩也果然用它完成許多重要的研究成果，但他直到四十歲後才開始全心研究細菌。當時細菌的分類與命名非常混亂，研究者但憑自己喜好為細菌命名，也不管這個菌種是否之前已有人命名。科恩先依據細菌的形狀分門別類，包括：球菌、桿菌、絲狀菌、以及螺旋菌，底下再進一步細分。目前的細菌命名即是以此方法為基礎進一步改善而來。

科恩還導正了許多對於細菌的錯誤認知。人們原先以為細菌是一種微小的動物，因為許多具有鞭毛的細菌在顯微鏡下明顯的游來游去。孔恩經過仔細的觀察，指出細菌的細胞構造其實與植物細胞很相近，應該是屬於植物界、與藻類接近的生物。他後來修正定義為：細菌是一種不含葉綠素、有特定形狀、並以二分裂法來繁殖細胞的生物。

當時的觀念也認為煮沸就可以殺死所有細菌，但科恩發現某些細菌（例如枯草桿菌）會產生耐高溫的內袍子，在沸水中仍不會被破壞。這也駁斥了當時因為煮沸過的枯草溶液有時還會長細菌，而盛行不衰的生命自然發生學說。

科恩除了本身為細菌學貢獻了關鍵的奠基工作，還協助當時還沒有名氣的柯霍完成炭疽病的研究報告，並刊登在自己創辦的雜誌上，讓這個有潛力的年輕人嶄露頭角。柯霍後來也不負所望，因為對結核病的研究而得到 1905 年的諾貝爾醫學獎。

回顧當時研究細菌的科學家主要都著眼於實際的用途，例如哪些細菌會導致人類哪種疾病，感染途徑與機制如何，或是哪些細菌可以用來製造食品，對於那些對人類似乎沒有害處也沒有益處的細菌則不感興趣。而科恩反而默默地研究這些廣泛存在於環境中的細菌，不問實際效用，只管做好基礎的研究，更顯出他的特殊之處與難能可貴。

本文同時收錄於《科學史上的今天：歷史的瞬間，改變世界的起點》，由究竟出版社出版。

• 本文與台灣科技媒體中心合作，內文經泛科學改寫。
• 本文轉載整合自台灣科技媒體中心《「熱量限制配合晝夜節律可延長小鼠的壽命」專家意見》
• 資料更新至 2022 年 5 月 10 日，完整文章請見上方連結

目前越來越多動物實驗的研究結果顯示，「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果，不比「限制總熱量攝取」差，甚至效果更好。

控制吃飯時間，可以延長壽命？

美國德克薩斯大學西南醫學中心的小彼得．奧唐納腦研究所 (Peter O’donnell Jr. Brain Institute) 研究團隊，今（2022）年 5 月 5 日在國際期刊《科學》（Science）公開研究論文，使用小鼠為實驗對象，研究進食熱量與進食時間，與小鼠壽命之間的關係。

團隊先讓小鼠自由的取食飼料 6 週後，再分成 5 個不同組別，分別是：

1. 只能在日間每隔 90 分鐘進食、
2. 只能在晚間每隔 90 分鐘進食、
3. 只能在日間開始兩小時內進食、
4. 只能在晚間開始兩小時內進食、
5. 全天內每隔 160 分鐘允許進食。

這 5 組小鼠被限制攝取的熱量相同，實驗過後，再和完全自由取食且沒有限制熱量攝取的小鼠比較。

研究結果顯示，與完全自由進食的小鼠相比，有限制進食時間的小鼠平均壽命較長，其中第 2.4 組（只能在晚間每隔 90 分鐘進食，以及只能在晚間開始兩小時內進食）延長壽命的效果最好，平均可延長 35% 壽命；而只能在日間進食的兩組小鼠，平均可延長20%壽命。

研究也觀察到其它有趣結論：

• 隨著年齡增長，五組小鼠的體重，都比自由進食的小鼠更輕，且在非主要活動的時間（白天）進食的小鼠，白天的活動變多了。

• 在完全自由取食的小鼠肝臟中，原本與老化相關的基因表現隨年齡增長而改變，有些基因表現降低，有些增加，且基因表現的晝夜節律性也隨老化而降低。但在只能晚間進食的兩組小鼠身上，這些因老化而造成的改變較少。

作者根據研究結果指出，僅僅限制熱量攝取而不在特定時間禁食，可以延長小鼠的壽命，禁食可以對延長壽命效果有加分的作用，而不是主要造成效果的原因。

研究凸顯了「晝夜節律」的重要性

國立陽明交通大學生化暨分子生物研究所教授 許翺麟 表示，目前越來越多，動物實驗的研究結果顯示，「特定時段禁食」在延緩老化或延長壽命上的效果，不比「限制總熱量攝取」差，甚至效果更好。

過去研究飲食中，熱量限制對老化與壽命的影響時，常常無法分辨原因到底是因為「總卡路里攝取較少」還是「固定且有規律的長時間禁食」。最近幾年，科學家開始針對此一問題進行更深入的研究。

去年一項使用小鼠的研究顯示，限制飲食的熱量可延緩老化的效果，可能大部分來自於長時間且有規律的禁食^[1]。此外，另一項在果蠅的研究中也指出，不但是要有規律的禁食，何時禁食也同樣重要。最有效延緩老化的方式，要與動物本身的生理時鐘配合，在本來就比較少進食的時候進行禁食^[2]。

• 編註：小鼠是夜行性動物，上述文字中的「日間」指的是白天光線照射，對小鼠而言是休息和睡眠的時段，「晚間」沒有光照，才是小鼠活動和主要進食的時段。

這次的研究中更進一步證實，單純只是限制總熱量攝取，只能提供很少的延長壽命效果，反而熱量限制並配合生理時鐘進行間歇性禁食的效果最好。小鼠是夜行性動物，日間禁食對延長壽命的效果，遠比夜間禁食的效果更加顯著，至於每日禁食 12 小時或 22 小時則差異不大。此外本研究也顯示，調控生理時鐘的基因在調控老化上的重要性。

人類比照辦理也會有用嗎？

許翺麟教授 說明，本研究最大的限制來自於其僅用單一品系、單一性別的小鼠來進行研究。從過去其他研究已知，飲食限制對不同品系與不同性別的動物，效果不盡相同。因此本研究雖然頗具參考價值，但是能否推論到其他品系的小鼠，甚至其他物種與人類，仍有待未來更多研究來支持。

雖說人類遠比實驗動物複雜，會影響老化的因素也不僅止於飲食，然而維持平衡且有規律的飲食習慣，加上適當的限制進食時間，也許是一種相對可行，且有效促進健康老化的方式。也期待未來更多相關研究，能協助我們進一步釐清這些結果在人類中是否相同。

參考文獻

• [1] Pak, Heidi H., et al. (2021) “Fasting drives the metabolic, molecular and geroprotective effects of a calorie-restricted diet in mice.” Nature Metabolism, 3(10), 1327-1341.
• [2] Ulgherait, Matt, et al. (2021) “Circadian autophagy drives iTRF-mediated longevity.” Nature, 598(7880), 353-358.
• Acosta-Rodríguez, V., Rijo-Ferreira, F., Izumo, M., Xu, P., Wight-Carter, M., Green, C. B., & Takahashi, J. S. (2022). “Circadian alignment of early onset caloric restriction promotes longevity in male C57BL/6J mice.” Science, e.