草莓是果實還是種子？又或者……以上皆非？——「112年會考自然科考題」

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。

以人類味蕾的視角來說，這段故事可能並非美談，但結局十分美好。抵達歐洲的智利草莓與維州草莓結合（或說雜交，如果你比較喜歡這個用詞的話），現代人最常食用的草莓品種「鳳梨草莓」就此誕生！

草莓的配種歷史

鳳梨草莓結合智利草莓的大小與維州草莓的風味。如果相反，變成尺寸小、味道貧乏的草莓，就太可怕了！請不要因為鳳梨草莓的名字，就以為這是草莓和鳳梨的雜交種。鳳梨草莓得名自其淡淡的鳳梨味道。

因而，鳳梨草莓成為第一批在栽種過程中配種而成的雜交種。可能是鄰近的不同植株自然雜交而成。

鳳梨草莓的命名者是法國農學家杜切斯尼（Antoine Nicolas Duchesne, 1747–1827），他喜歡吃、栽種和研究鳳梨草莓。有些人提出假說，認為鳳梨草莓的雜交便是杜切斯尼的作品。這項假說難以證實，但也沒關係，鳳梨草莓的成就早已人盡皆知。

1766 年，19 歲的杜切斯尼便出版了《草莓自然史》。在草莓這個人人皆有興趣的領域中，《草莓自然史》成了暢銷大作。他在凡爾賽的國王菜園工作，並寵溺地栽培薩伏依間諜帶回來的草莓。

農藝的狂熱分子

這並不只是出於對農藝的熱愛，我們可以從杜切斯尼的 11 本大作中略知一二：他成為了科學史學家，師承植物學家伯納．朱西厄（Bernard de Jussieu），並出版了《論南瓜自然史》。

針對生物分類的混亂，他決定規範草莓的名稱。例如，當時麝香草莓（Fragaria moschata）、綠色草莓（Fragaria viridis）和維州草莓（Fragaria virginiana）皆稱作「綠草莓」。

相信你已經注意到，愛好草莓和瓜科植物的杜切斯尼年紀雖輕，但絕不只是農學專家而已。他甚至與林奈在科學爭議上爭鋒相對。

杜切斯尼可說是達爾文的前輩，基於自己對草莓性別的實驗結果，對物種不變的看法持懷疑態度。從今 天的角度來看，植物性別便是物種演化的證據之一，但當時並不這麼覺得。

為了草莓大吵的兩位科學家

即便林奈也接納植物性別的事實，並且針對植物的性器官制定分類，但植物性別的機制在當時仍是個謎。

杜切斯尼與林奈的辯論來自前者在凡爾賽國王菜園的一起發現：有顆草莓的葉片只有 1 片小葉、而非 3 片。

杜切斯尼在《草莓自然史》中質疑道：

該怎麼看待這件事？我又該怎麼想呢？這是新的物種嗎？……新種正在形成，或僅只是一個變種？……在其他屬中，又有多少種被視為不同物種？我一直往這種全然不同的方向思考。
看起來，人們已知的概念中有些事情可能需要修正。然而，這些混淆其實來自不同作者使用同樣的詞來稱呼完全相反的概念。

年輕的杜切斯尼思路可謂禁得起時間考驗！幾行之後，他寫下幾句革命性的想法，足以讓林奈寒毛直豎：

這個說法指出，必須透過物種細微而不停變化的差異，來區分物種固定不變的特徵，才能得到普遍結論。有些特徵不會變化，有些特徵則充滿變化。

沒錯，想必你已經注意到「充滿變化」！

但請不要開始幻想草莓會突變成巨大的怪物，開始攻擊人類。當時的杜切斯尼雖然年僅 19 歲，知識的光輝就已經閃爍不已（當時正是啟蒙時代）。

他是名先驅，認為物種並非萬世不變。腦袋只 有智利草莓大小的創造論支持者們，快看看這個顯而易見、在今時今日已非新鮮事的道理。

杜切斯尼將幾株樣本送給林奈。林奈認為這是只有 1 片葉子的全新物種，命名為「Fragaria monophylla」。

出於對這位著名瑞典博物學家的敬重，人們並沒有責怪林奈這點小小的錯誤。而且，林奈對年輕的杜切斯尼也多有讚美。

——本文摘自《植物遷徙的非凡冒險》，2023 年 6 月，時報出版，未經同意請勿轉載。

從各種大考的考古題中，我們都能發現「時事」在自然科的重要性，在 108 課綱中，又更強調閱讀素養，重視課程知識與生活概念的結合，可想而知，社會上發生的各種重大事件都有可能融入成為考題。今年（112 年）的國中教育會考，自然科的考題中就拿了三年前的一則真實事件當作考題（圖一），讓學生進行判讀！

這個事件發生在 2020 年三月，俄羅斯一名網紅舉辦泳池生日趴，將 25 公斤的乾冰直接倒入泳池製造氣氛，結果不幸釀成 3 死的意外。這則新聞在社會大眾眼裡可能只是個不幸的意外，但是在自然科教師的眼裡，卻是同學們需要了解的知識，更是個出考卷的絕佳考題（只是沒想到隔了三年才考出來）。

科學生的閱讀任務裡面，搭配八年級上學期的文章「國中理化告訴你：為什麼不該在派對上，將 25 公斤乾冰丟泳池？」（圖二），就針對這個事件做了介紹與科學原理的分析：乾冰的升華、大量二氧化碳對於人體的危害作用機制等，等於同時用理化與生物課程的角度來對事件進行簡單、國中生能夠理解的介紹。

雖然這次的考題主要概念，是希望同學們根據空氣的組成成分來進行分析。但如果能對這個事件更有熟悉感，也了解生活時事大概會用哪種方式融入考題，相信碰到類似題型時，就更容易輕鬆作答啦！

今年（112年）的國中教育會考，自然科的考題裡面，由第 43、44 題構成的題組（圖三），設計上包括較長的題幹敘述、圖片與表格，顯然是要考驗學生的閱讀與圖表判讀。主題內容則是兩個嶄新時事議題的結合──燕麥奶和碳排放。

第 43 題的考點出自於七上的營養，第 44 題則考跟生物、理化、地科都有點關聯的碳排放，這出題方向相當符合 108 課綱所強調的，學生所學的知識概念必須能夠跨科進行統整。

相比之下，43 題只要記得糖會分解成醣，而蛋白質會分解成胺基酸，就能回答；但 44 題碳排放的概念，同學們可能熟悉度較低。幸好，只要讀懂圖表，也看懂題幹沒有被繞暈（問固定碳排量下能生產的量，所以是碳排最低的杏仁奶生產量最多），還是能夠回答。

延伸閱讀：燕麥奶為什麼這麼好喝？如牛奶般微甜、絲滑的口感是怎麼來的？——解析燕麥奶的加工原理

在科學生的閱讀任務裡面，也提供了許多最新時事與課程結合的閱讀練習，例如：題組中的燕麥奶與碳排放議題。透過練習，可以降低同學們對陌生內容、長篇文章的恐懼感，並且逐漸了解科學文章的構成，而能更快抓住文內的重點。

想要進一步了解更多內容的話，閱讀任務內也有連結可以直通 PanSci 泛科學的原文。透過科學生的閱讀練習，訓練了素養能力，更提升了會考成績。