海洋熱浪來襲怎麼辦？分析海水溫度變化，預警珊瑚白化危機——《科學月刊》

本文與  益福生醫 合作，泛科學企劃執行

昨晚，你又在床上翻來覆去、無法入眠了嗎？這或許是現代社會最普遍的深夜共鳴。儘管換了昂貴的乳膠枕、拉上百分之百遮光的窗簾，甚至在腦海中數了幾百隻羊，大腦的那個「睡眠開關」卻彷彿生鏽般卡住。這種渴望休息卻睡不著的過程，讓失眠成了一場耗損身心的極限馬拉松 。

皮質醇：你體內那位「永不熄滅」的深夜警報器

要理解失眠，我們得先認識身體的一套精密防衛系統：下視丘-垂體-腎上腺軸（HPA axis） 。這套系統原本是演化給我們的禮物，讓我們在面對劍齒虎或突如其來的危險時，能迅速進入「戰鬥或快逃」的備戰狀態。當這套系統啟動，腎上腺就會分泌皮質醇 (壓力荷爾蒙)，這種荷爾蒙能調動能量、提高警覺性，讓我們在危機中保持清醒 。

然而，現代人的「劍齒虎」不再是野獸，而是無止盡的專案進度、電子郵件與職場競爭。對於長期處於高壓或高強度工作環境的人們來說，身體的警報系統可能處於一種「切換不掉」的狀態。

在理想的狀態下，人類的生理時鐘像是一場精確的接力賽。入夜後，身體會進入「修復模式」，此時壓力荷爾蒙「皮質醇」的濃度應該降至最低點，讓「睡眠荷爾蒙」褪黑激素（Melatonin）接棒主導。褪黑激素不僅負責傳遞「天黑了」的訊號，它還能抑制腦中負責維持清醒的食慾素（Orexin）神經元，幫助大腦順利關閉覺醒開關。

然而，當壓力介入時，這場接力賽就會變成跑不完的馬拉松賽。研究指出，長期的高壓環境會導致 HPA 軸過度活化，使得夜間皮質醇異常分泌。這不僅會抑制褪黑激素的分泌，更會讓食慾素在深夜裡持續活化，強迫大腦維持在「高覺醒狀態（Hyperarousal）」。 這種令人崩潰的狀態就是，明明你已經累到不行，但大腦卻像停不下來的發電機！

長期的睡眠不足會導致體內促發炎細胞激素上升，而發炎反應又會進一步活化 HPA 軸，分泌更多皮質醇來試圖消炎，高濃度的皮質醇會進一步干擾深層睡眠與快速動眼期（REM），導致睡眠品質變得低弱又破碎，最終形成「壓力－發炎－失眠」的惡行循環。也就是說，你不是在跟睡眠上的意志力作對，而是在跟失控的生理長期鬥爭。

從腸道重啟好眠開關：PS150 菌株如何調校你的生理時鐘

面對這種煞車失靈的失眠困局，科學家們將目光投向了人體內另一個繁榮的生態系：腸道。腸道與大腦之間存在著一條雙向通訊的高速公路，這就是「菌-腸-腦軸 (Microbiome-Gut-Brain Axis, MGBA)」，而某些特殊菌株不僅能幫助消化、排便，更能透過神經與內分泌途徑與大腦對話，直接參與調節我們的壓力調節與睡眠節律。這種菌株被科學家稱為「精神益生菌」（Psychobiotics）。

在眾多研究菌株中，發酵乳桿菌 Limosilactobacillus fermentum PS150 的表現格外引人注目。PS150菌株源於亞洲益生菌權威「蔡英傑教授」團隊的專業研發，累積多年功能性菌株研發經驗的科學成果。針對臨床常見的「初夜效應」（First Night Effect, FNE），也就是現代人因出差、換床或環境改變導致的入睡困難，俗稱認床。科學家在進行實驗時發現，補充 PS150 菌株能顯著恢復非快速動眼期（NREM）的睡眠長度，且入睡更快，起床後也更容易清醒。更重要的是，不同於常見的藥物助眠手段（如抗組織胺藥物 DIPH）容易造成快速動眼期（REM）剝奪或導致睡眠破碎化，PS150 菌株展現出一種更為「溫和且自然」的調節力，它能有效縮短入睡所需的時間，並恢復睡眠中代表深層修復的「Delta 波」能量。

科學家發現，即便將 PS150 菌株經過特殊的熱處理（Heat-treated），轉化為不具活性但保有關鍵成分的「後生元」（Postbiotics），其生物活性依然能與活菌媲美 。HT-PS150 技術解決了益生菌在儲存與攝取過程中容易失去活性的痛點，讓這些腸道通訊員能更穩定地發揮作用 。

在臨床實驗中，科學家觀察到一個耐人尋味的現象：當詢問受試者的主觀感受時，往往會遇到強大的「安慰劑效應」，無論是服用 HT-PS150 還是安慰劑的人，主觀上大多表示睡眠變好了。這種「體感上的進步」有時會掩蓋真相，讓人分不清是心理作用還是真實效益。

然而，客觀的生理數據（Biomarkers）卻揭開了關鍵的差異。在排除主觀偏誤後，實驗數據顯示 HT-PS150 組有更高比例的人（84.6%）出現了夜間褪黑激素分泌增加，且壓力荷爾蒙（皮質醇）顯著下降，這證明了菌株確實啟動了體內的睡眠調控系統，而不僅僅是心理安慰。

最值得關注的是，對於那些失眠指數較高（ISI ≧ 8）的族群，這種「生理修復」與「主觀體感」終於達成了一致。這群人在補充 HT-PS150 後，不僅生理標記改善，連原本嚴重困擾的主觀睡眠效率、持續時間，以及焦慮感也出現了顯著的進步。

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重新定義深層睡眠：構建全方位的深夜修復計畫

睡眠從來就不只是單純的休息，而是一場生理功能的全面重整。想要重獲高品質的睡眠，關鍵在於為自己建立一個全方位的修復生態系。

這套系統的基石，始於良好的生活習慣。從減少睡前數位螢幕的干擾、優化室內環境，到作息調整。當我們透過規律作息來穩定神經系統，並輔以現代科學對於 PS150 菌株的調節力發現，身體便能更順暢地啟動睡眠開關，回歸自然的運作節律。

與其將失眠視為意志力的抗爭，不如將其看作是生理機能與腸道微生態的深度溝通。透過生活作息的調整與科學實證的支持，每個人都能擁有掌控睡眠的主動權。現在就從優化生活型態開始，為自己按下那個久違的、如嬰兒般香甜的關機鍵吧。

本文由 肺纖維化(菜瓜布肺)社團衛教 合作，泛科學撰文

在現代醫學的警示清單裡，乳癌、大腸癌這些疾病大家都不陌生；但有一個「隱蔽且致命」的威脅卻常被忽視，那就是「肺纖維化」。其中最常見的類型「特發性肺纖維化」（IPF），其預後往往不太樂觀，確診後的五年存活率甚至比許多常見的癌症還低。

首先，我們得先破解一個迷思：肺纖維化並不是單一疾病，而是許多種間質性肺病的共同表現。當我們聽到「肺纖維化」，腦中常浮現「菜瓜布肺」的形象，患者的肺部外觀充滿一個個空洞與疤痕，像極了乾燥的絲瓜。這精準描繪了肺部組織逐漸硬化、失去彈性的過程。

更重要的是，IPF 這類肺纖維化的威脅在於「不可逆」的特性，一旦形成就很難逆轉。這跟部分 COVID-19 康復者身上、仍有機會復原的肺纖維化，是兩種完全不同的概念。

肺部為何會變成「菜瓜布」？

為什麼好端端的肺會變成菜瓜布？這其實是一場身體修復機制失控的結果。

「纖維化」的組織，就是肺部間質組織（interstitium）的疤痕化。間質是圍繞在肺泡周圍，包含血管與支持肺部結構的結締組織。在正常情況下，肺部損傷後會啟動修復機制，並再生健康組織。但在肺纖維化的患者體內，這套修復機制卻「當機」了。

身體會不斷地發出訊號，導致負責修復工作的「纖維母細胞」（fibroblasts）被過度活化，進而失控地沉積膠原蛋白疤痕組織，最終在肺部形成永久性的纖維化。

科學家發現，這個過程之所以棘手，在於它是一個「惡性循環」，肺部同時存在著「發炎反應」與「纖維化」這兩條路徑 ，它們相互加乘，演變成難以阻斷的強大破壞力。

雖然特發性肺纖維化 (IPF) 的具體成因不明 ，但已知某些特定族群的風險更高。例如抽菸，特定年齡與性別(50歲以上男性)、長期暴露於粉塵環境的工作者(農業、畜牧業、採礦業…)、胃食道逆流者。此外，患有自體免疫疾病（如類風濕性關節炎、乾燥症、硬皮症、皮肌炎/多發性肌炎，）的患者，他們併發肺纖維化的機率遠高於一般人，必須特別警覺。

打斷惡性循環的挑戰，為何只對抗「纖維化」還不夠？

面對這個不可逆的疾病，醫學界長年束手無策，直到 2014 年才迎來一道曙光。美國 FDA 批准了兩種機制不同的新藥：Nintedanib 和 Pirfenidone。這兩種藥物的出現是治療史上的分水嶺，首度被證實能夠「延緩」IPF 患者肺功能的惡化速度。

然而，這場戰役尚未結束。現有的治療雖然帶來了希望，卻也凸顯了「未被滿足的醫療需求」。從機制上來看，這些藥物主要抑制的是「纖維化路徑」。

這讓科學界開始思考這個未被滿足的棘手問題：既然疾病的本質是「發炎」與「纖維化」的雙重打擊，那麼，我們是否能找到「同時抑制」這兩條路徑的全新策略，從而更有效地打斷這個惡性循環？

找到同時調控「發炎」與「纖維化」的新靶點

為了解決難題，科學家將目光鎖定在一個細胞內的酵素：磷酸二酯酶 4B（PDE4B）。

為什麼鎖定它？讓我們看看它的「雙重作用」機制：

1. 關鍵位置： PDE4B 同時存在於免疫細胞（與發炎有關）與纖維母細胞（與纖維化有關）當中。
2. 作用機制： PDE4B 的主要工作是降解細胞內一種叫 cAMP（環磷酸腺苷） 的訊號分子。cAMP 可以被視為細胞內的「穩定信號」。
3. 雙重抑制： 當我們使用藥物抑制了 PDE4B 的活性，細胞內的 cAMP 就不會被分解，濃度會隨之升高。高濃度的 cAMP 能穩定免疫細胞和纖維母細胞，同時產生抗發炎與抗纖維化的雙重效應。

簡單來說，鎖定並抑制 PDE4B，就像是同時抑制了免疫風暴與纖維化的工程，有望從雙從抑制打擊這個惡性循環。

全球臨床試驗帶來的新希望

近十年來，全球在肺纖維化領域投入了大量的臨床試驗，我們相信，在科學家逐步破解肺纖維化惡性循環的複雜難題後，期盼未來能為無數患者爭取到更安全、健康的生活與未來。

最後，我們必須再次提醒，特發性肺纖維化（IPF）與漸進性肺纖維化（PPF）是極具破壞性、且不可逆的疾病。面對這個比癌症更致命的對手，雖然現有的治療手段能延緩惡化，但無法逆轉已經形成的肺部疤痕組織，因此「早期診斷、早期治療」仍是對抗肺纖維化最重要的黃金時刻。

拜科技所賜，在氣溫越來越高的地球上，人類可以選擇躲進舒服的冷氣房內、吃著冰棒、喝著冰飲料來消暑。然而，海底的珊瑚礁魚們可就沒這麼幸運了，沒有冷氣可吹的牠們得做出一連串的改變來因應全球暖化，否則可能會因為無法適應節節升高的溫度而變得虛弱甚至是死亡。

是誰住在珊瑚礁裡？珊瑚礁魚！

珊瑚礁魚，顧名思義，是生活在珊瑚礁的魚類，牠們的食衣住行育樂都跟珊瑚礁脫不了關係。珊瑚礁對牠們而言就是一座大城市，組成珊瑚礁的一叢一叢的珊瑚就像城市裡一棟一棟的建築，提供了各式各樣不同的功能。

舉例來說，某些雀鯛、蝴蝶魚、蝦虎對珊瑚的依賴性非常大。雀鯛色彩鮮豔多變、經常成群結隊的悠遊在珊瑚上方，黃白黑相間的黑新刻齒雀鯛（Neoglyphidodon melas ）便是其一，牠們在小時候以樹枝狀的石珊瑚為住宅，隨時都會待在附近，若有掠食者或其他危險接近時，牠們便會躲進這些珊瑚住宅裡（圖一）。

長大之後，除了體色變黑外，牠們不再像小時候只以浮游生物為主食，也會開始吃軟珊瑚或硨磲貝（Tridacna gigas）的糞便，在經過這些肥美的軟珊瑚和硨磲貝自助吧時總會忍不住地去咬一口。另一群時常穿梭在珊瑚叢中的蝴蝶魚也很喜歡這些珊瑚自助吧，像是川紋蝴蝶魚（Chaetodon trifascialis）、弓月蝴蝶魚（C. lunulatus）、和一點蝴蝶魚（C. unimaculatus）皆是以珊瑚蟲為主要的食物來源，在海中時常可以看見牠們啄食珊瑚的身影（圖二）。

相較於時常悠游在水層中的蝴蝶魚，大部分的蝦虎魚為底棲性，常常可以在各式各樣的珊瑚或岩塊上發現牠們，有些魚種對自己住的家非常挑剔，像是橘色頭黑色身體的棘頭副葉鰕虎魚（Paragobiodon echinocephalus），牠們只有約三公分大小，終其一生只會住在萼柱形珊瑚（Stylophora pistilliata）中，具有強烈的專一性。

相對於這些直接把珊瑚當家的魚種，有些種類則是間接地利用珊瑚所建構出來的複雜棲地。舉例來說，隆頭魚大多以蝦、蟹、貝類等底棲無脊椎生物為食，而這些底棲無脊椎生物在生長的過程中常常會利用珊瑚叢中的大小凹洞來躲避敵人，進而增加自己的族群量。

另一方面，游牧草食性魚類常常成群結隊的游過一片又一片的珊瑚礁，覓食生長在其中的藻類，有時候數量之龐大，蔚為壯觀，這類型的魚類對珊瑚的依賴性相較之下小很多，臭肚魚科或刺尾鯛科即是最佳代表（圖三）。

面臨全球暖化與珊瑚白化

一般而言，這些活在熱帶的珊瑚礁魚由於長期處在溫暖且穩定的環境，所以在面對溫度擾動大的環境時受到的影響也會比其他非熱帶的物種更大。近幾十年來，科學家已經觀察到許多珊瑚礁魚受到全球暖化的影響而造成生理、族群數量、以及族群分布上的改變。

大家一定都有站在高溫烈日下，身體不自覺地流汗，想喝水，想找陰涼處休息的經驗，如果再待得久一點，皮膚會漸漸地被曬黑甚至曬傷，這些都是人類面對高溫時會出現的生理變化。長期處在高溫的環境下的珊瑚礁魚也會有相對應的生理變化，來自澳洲的研究員多奈森（Donelson）等人在實驗室執行水缸的操作實驗後，發現多刺棘光鰓鯛（Acanthochromis polyacanthus）如果生長在攝氏 30 和 31.5 度的高溫環境下（這也是未來五十至一百年間其棲地預計暖化的溫度），其生殖量能會下降許多，不只母魚所產的卵會變小，公魚所產生的精子數量也會下降。

然而，這只是在實驗室針對一個魚種所做的實驗結果，但真正生長在珊瑚礁裡的魚類情況又是如何呢？

奧茲多奈特（Audzijonyte）等人在比對近三百多種珊瑚礁魚在澳洲三十年數量變化的資料後，發現某些長期處在高溫海水中的小體型珊瑚礁魚的體長有縮小的趨勢 ，而這個改變可能會連帶地牽動到當地的食物網結構。

無論是生殖量能下降或是體型變小，都有可能間接地影響到其族群量的變動。這些生理現象的改變或許能解釋為什麼王（Wang）等人在比對了全球魚類的資料後，發現珊瑚礁魚的族群成長率在暖化的狀況下普遍有變慢的趨勢。 這些魚類生理上的改變看似細微，卻極有可能會在海中造成一連串的蝴蝶效應，所以不容忽視。這些個體特徵的微小改變，極有可能會連帶影響到魚類族群及結構的狀況，進而對整個海洋生態系造成衝擊。

熱帶地區由於海溫逐漸升高，珊瑚大規模白化的事件越來越頻繁（圖四），珊瑚白化指的是珊瑚在溫度過高的狀況下會失去在其體內的共生藻，進而露出白色的碳酸鈣骨骼，這些白化的珊瑚會變得更衰弱，而往往隨之而來的就是死亡。

可以想見，珊瑚大規模白化對珊瑚礁魚而言簡直是一場大災難，尤其對那些對珊瑚賴以維生的珊瑚礁魚種而言，不只平常住的家沒了，每天都會去光顧的餐廳更是一家一家的倒閉，白化後僅存的慘白珊瑚骨骼彷彿在暗示著那些珊瑚礁魚接下來的悲慘命運。

生活在同一片海洋，命運卻大不同

根據澳洲科學家胚查（Pratchett）所帶領的團隊發表的回顧報告顯示，某些雀鯛或蝴蝶魚在經歷珊瑚大白化後的一到三年內，族群數量都會大幅度地下降，有些魚種甚至在當地再也找不到了。若再將時間軸拉的更長，在珊瑚大白化發生後的十年內，珊瑚死亡後所留下來的碳酸鈣骨骼會漸漸地崩解，珊瑚礁的棲地複雜度也隨之下降，棲地環境的品質也逐漸劣化。此時，那些間接利用珊瑚礁棲地的魚類數量便會逐漸變少。

相較之下，另一群游牧草食性魚類的命運則是截然不同，甚至可以說是如虎添翼。珊瑚的死亡使得牠們原本生長的空間空了下來，而藻類則會趁機佔領這些空地並大量生長，這些藻類便成了那些草食性魚類的另一個新開幕的自助吧餐廳，所以用中樂透來形容這些草食性的魚類一點也不為過！

在全球暖化的影響下，這些草食性魚類不只受惠於熱帶珊瑚礁的棲地劣化，牠們的族群分布也漸漸地往溫帶擴張，為什麼會這樣呢？

來自澳洲的研究員芙潔斯（Vergés）等人觀察了數十年澳洲西岸熱帶和溫帶交界地區的魚類群聚變化，發現在全球暖化的影響下，這裡的海溫也不意外地逐年上升，這使得當地熱帶魚種占所有魚種的比例逐年升高。不僅如此，牠們的數量也是節節攀升。而其中數量增加最多的魚種之一便是游牧性的草食性魚類 ── 褐籃子魚（Siganus fuscescens）（圖五）。

海洋熱帶化的省思

除了溫度升高使得新的棲地變得比以前更適合褐籃子魚生長之外，交界區沿岸豐富的海藻森林也提供牠們源源不絕的食物，有了舒服的新家和美食，有誰不想繼續待著呢？

上述這個現象被稱為「熱帶化」，表示一地的生物群聚組成因為全球暖化的關係使得熱帶性物種的種類或數量變得比以往更多。熱帶化不只在澳洲出現，近年來也在日本、地中海、加勒比海等地頻繁地被觀察到，這表示全世界的熱帶珊瑚礁魚類，甚至是溫帶沿岸的魚類，無一倖免的都受到了全球暖化的影響。

全球氣候變遷引起的海水暖化已經影響了許多珊瑚礁魚類，有的魚種因此命運乖舛，但也有的魚種因此飛黃騰達，這些魚的不同命運交織在一起進而改變了海洋生態系統。

這些已經發生的改變能不能恢復仍是個未知數，但可以確定的是，這些改變已經漸漸地衝擊到珊瑚礁生態系的功能（包含漁業、觀光等），並進一步地影響到沿岸居民的生活。面對這個全球尺度的變化，人類沒有樂觀的本錢，除了要竭盡所能地降低暖化速度外，海洋保育相關的政策也應考量全球暖化可能帶來的衝擊，使全球暖化對珊瑚礁生態系或人類的衝擊降到最低。

參考資料

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2. Donelson JM, Munday PL, McCormick MI, Pankhurst NW, Pankhurst PM (2010) Effects of elevated water temperature and food availability on the reproductive performance of a coral reef fish. Mar Ecol Prog Ser 401:233-243. https://doi.org/10.3354/meps08366
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5. Pratchett MS, Munday PL, Wilson SK, Graham NAJ, Cinneri JE, Bellwood DR, Jones GP, Polunin NVC, McClanahan TR (2008) Effects of climate-induced coral bleaching on coral reef fishes – Ecological and economic consequences. Oceanogr Mar Biol Annu Rev 46:251-296. 
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