【Gene思書齋】E. O. 威爾森給青年科學家的信

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。

了解更多PS150助眠益生菌：https://lihi3.me/KQ4zi

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。

• 作者／圓的方塊
• 編輯／Yuki
• 本文轉載自我是科學家 iScientist《听力不好，右眼失明，他如何成为真实世界的“蚁人”？》

命中注定的螞蟻

16 歲時，愛德華．威爾森（Edward Osborne Wilson）就想明白了，他要研究螞蟻。威爾森從小喜歡研究動物，小時候生活在海邊，對水母和魚十分著迷，早早立下了成為生物學家的志向。

但天意弄人。他有聽力問題，聽不到高頻聲音，因此青蛙之類叫得歡的動物，他研究不了。再有，7 歲時的一次釣魚，他不小心刺瞎了右眼，僅靠一隻眼睛無法立體成像，因此像鳥這種運動敏捷的動物，他也無法觀察。

好在，上帝關了門，也會打開窗。右眼失明後，威爾森的左眼視力反而超過常人，能讓他觀察到很細小的事物。雖然威爾森聽不得叫聲，看不到運動，但超強的細節觀察能力，讓他的研究對象鎖定在了昆蟲。但世間昆蟲也千千萬萬，該研究哪種呢？1945 年秋天，16 歲的威爾森開始嚴肅考慮起自己的未來，他想：

「必須選出一些能使我成為世界權威的昆蟲。 」

首先排除蝴蝶，因為它們太有名了，已經有許多出色的學者在研究它們。蠅類看起來比較有希望，它們到處都是，而且種類繁多。雖然家蠅以及糞蠅敗壞了雙翅目昆蟲名聲，威爾森卻十分欣賞它們的利落身姿和悠閒態度。行動力極高的威爾森著手準備工具：瓶子、標本盒，以及一種特製的昆蟲針。

天意再次弄人。這種昆蟲針，當時主要由捷克斯洛伐克製造。1945年，捷克斯洛伐克加入了蘇聯陣營，他再也買不到這種針了。

於是，威爾森將目光投向了螞蟻。在過去的 5000 萬年裡，螞蟻一直是地表上佔壓倒性多數的昆蟲，分佈在幾乎每一寸陸地上。此刻，有至少 1 千萬億隻螞蟻生活在人類周圍。

就這樣，威爾森在 16 歲時確定了自己一生的研究對象。

年輕的權威與螞蟻的複仇

自從下定了研究螞蟻的決心，威爾森真是什麼都敢做。25 歲，他與未婚妻分別，隻身前往新幾內亞的熱帶雨林轉了一圈。為收集當地才有的特種螞蟻，他忍受著酷暑、瘧疾、水蛭、甚至還有不知名的殺人逃犯。26 歲，威爾森從哈佛博士畢業，這期間主要研究了螞蟻的分類問題。

「分類」絕不是簡單的給生物貼標籤。在當時，有權進行生物分類的人，往往是某一物種的權威人物。他們需要透澈了解文獻裡有關該物種一切，唯有如此，才能鑑定出選定的物種到底是哪種。

一位分類學家，可謂是這種生物的「大總管」兼「發言人」。

作為已經勝任螞蟻分類的人，威爾森博士畢業沒多久，就得到了哈佛大學的終身教職。但威爾森的螞蟻研究，卻給哈佛帶來一場「小災難」。

20 世紀 60 年代的一天早上，生物系一位研究員的移液器（pipette）不能用了，仔細一看，原來是一隻螞蟻堵住了前端處的針管。這天午餐時分，許多教職工發現，在三明治和漢堡上，有一些黃色的小螞蟻。

「災難」初露端倪

當天下午，整個生物系室內的玻璃器皿、文件袋、筆記本中，都出現了黃色螞蟻的身影。蟻群，正在經由大樓中的牆縫與管道，向四面八方散播。

這種黃色螞蟻，叫「法老王蟻」，是一種源自東印度群島的害蟲，能損害建築，還會傳播細菌。

正如你想的那樣，法老王蟻就是從威爾森的實驗室跑出去的。這種螞蟻的生存和繁殖能力太強了，哈佛花了數年時間，才逐漸控制住了它們的規模。這一場「災難」，被威爾森戲稱為「螞蟻的複仇」。

怎樣湊齊十萬隻螞蟻？

隨著科技的進步，人們的觀察範圍逐漸超脫出五感的局限，嶄新的世界在科學家面前展開。生物學家們發現，大部分的動植物可以通過釋放化學信號，來進行溝通。這些化學信號統稱為費洛蒙（Pheromone）。自然而然，威爾森想知道，螞蟻怎樣使用費洛蒙交流。

首先，通過解剖，他發現螞蟻體內達氏腺可能含有費洛蒙。但是如何分析這些費洛蒙的成分，卻是個大難題——每隻螞蟻體內的關鍵物質只有十億分之一克。當時，最先進的分析手段，可以鑑定百萬分之一克的微量物質。換句話說，需要十萬隻螞蟻才能湊足實驗所需的最低劑量。

但要上哪裡找這麼多的螞蟻？此時，威爾森的豐富經驗起到了作用。有一種火蟻，當河水暴漲淹到蟻窩時，工蟻就會結成一團緊密的球，浮在水面上，保護蟻后及幼蟻安全轉移。

於是，威爾森開車來到盛產火蟻的南方鄉間。這裡簡直就是螞蟻們的「北上廣」，整片草地上到處都是半人高的蟻窩。

FLOATING ANT PILES

This is one of the reasons why you should avoid walking through flood water. Floating ant piles-like this one found at Countryside Park-can form and be very dangerous. pic.twitter.com/NhqTLRwFs8

— LeagueCityTX (@LeagueCityTX) September 22, 2020

威爾森的團隊成員把蟻窩鏟起，放進水溝中，螞蟻就會都浮出了水面，抱成一團。大家趕緊用鏟子，把這些螞蟻球收集起來。當然，火蟻也不是吃素的，被它刺到，皮膚會像被火灼燒的痛。只要有機會，蟻窩裡的每一隻螞蟻都想連續刺你十幾下。

在被火蟻叮咬的體無完膚之後，威爾森終於收集夠了材料，順利成功完成了螞蟻費洛蒙的研究。

生物學的岔路口——進化生物學該走向何方？

通過螞蟻的收集、分類和費洛蒙的研究，威爾森早已實現了他在 16 歲發下的心願——成為生物學領域世界級的學者。然而，當他自覺走上人生巔峰的時刻，他所處的進化生物學領域，遭到了一次巨大的衝擊。

衝擊來自一門嶄新的學科——分子生物學，顧名思義，是指在分子層面對生物進行研究。這一學科的奠基人與領軍者是詹姆斯．沃森，諾貝爾獎得主，DNA 雙螺旋結構的發現者之一。

年少成名的沃森，心高氣傲，認為生物學必須轉換成由分子及細胞所主導的科學，而且生物學還必須改用物理及化學語言來重寫。沃森甚至認為，從前所建立的生物學中充斥著一批批「才智平庸之人」。

分子生物學在短時間內取得了一系列重大的成果，而大獲成功。幾乎在一夜之間，生物學界人人口中必說分子、蛋白質、DNA。面對新興學科的強勢，以威爾森為首的進化生物學家們，可不打算臣服在這一群「連紅眼蜻蛉和螻蛄」都分不出來的「試管操作員」的手下。

威爾森等人的反擊點在於：如果放棄個體、種群以及生態，去談論生物學，無疑是一種「愚蠢」的方法。兩派最僵的時候，在走廊裡碰頭沃森對威爾森都不會打招呼。

此時的分子生物學家信心十足，深信未來屬於他們。他們的目的是：從分子到細胞再到生物個體，在微觀的層面解決關於生命的科學問題，自下往上進行一場生物學的革命。那麼，威爾森的進化生物學，能帶來什麼突破呢？

經過漫長的探索，威爾森決定把生物學帶到社會層面。

別人落水了，你救不救？

幾十年來，在觀察了數十種螞蟻的生活後，威爾森形成了自己最重要的學說——社會生物學。

社會生物學，是威爾森從進化的角度，來解釋生物社會行為的學說。該學說的著名成就之一，是解釋了「利他行為」。或者換一種說法：「別人落水了，你救不救？ 」

達爾文的進化論，核心是自然選擇，其對像是生物「個體」。理論上自然界的所有生物都應該是自利的，也就是「別人落水，你不能救，這樣你才能活下去」。

但顯然，這個說法是有違常識的。為了解釋這種利他行為，學者威廉．漢密爾頓，提出了「親緣選擇」（Kin Selection）理論：利他行為的目的，是確保有近似基因的個體能存活下去。也就是說，自然選擇的對象是「基因」。

當別人落水，救不救要看血緣關係：自己孩子落水，拼了命也要救；叔叔或侄子落水，可能水不太深才會去救；陌生人落水，自己在岸邊喊救命。

親緣越近，真的利他性越強嗎？威爾森不同意漢密爾頓的觀點。威爾森認為：「親緣選擇」意味著我們要時刻「算計」著，看別人落入危險，先要查查他和自己的家譜，看看是不是血親？

為什麼我們願意為完全陌生的人幫忙，甚至付出生命——想想那些在前線戰鬥的士兵，或者在火場冒險的消防員，他們完全是在保護陌生人。為了解釋這一現象，威爾森通過研究螞蟻的社會行為，構建了數學模型，並為「利他行為」提出了另一種解釋——「群體選擇」（Group Selection）。

自然選擇的對象不是達爾文的「個體」，也不是漢密爾頓的「基因」，而是生物「群體」。利他行為的發生，是為了確保自己所處的「群體」活下去。

威爾森也用實驗證據，支持這一模型：把一些分屬不同譜系的螞蟻，從小放在一個蟻巢裡養大。這些毫無親緣關係的螞蟻之間演化出互幫互助和奉獻精神。

也就是說，開啟螞蟻利他行為的，不是基因，而是群體的共同成長。

群體選擇理論雖然不是威爾森首創，但他成功通過數學與實驗的方法，論證了其合理性。當時，「親緣選擇」與「群體選擇」在學界仍沒有定論。但威爾森的理論，無疑給回答這一問題找到了新的科學視角。

威爾森進一步把相關理論擴展到了人類，從社會生物學的角度，他解釋了人類的社會分工、親緣關係，階層，兩性分工、親子關係、部落主義、民族國家等等。

簡單來說，威爾森重新解讀了「人性」。

當然，研究一旦觸及「人性」，往往會引起巨大的反彈：有人認為威爾森的學說為種族主義提供了土壤，也有人反對僅僅從螞蟻、蜜蜂這樣的「低等動物」來推論人的行為。曾有 137 位科學家聯名反對威爾森的學說；在一次公開演講時，反對者甚至還潑了威爾森一身冷水。

面對反對的聲音，威爾森早做好了準備。作為一名科學家，他覺得自己有責任去「思考一些宏大的問題」，「（為人類建立）全面、正確的自我認知」。回看威爾森的研究生涯，他認真研究了螞蟻的一切，在此基礎上，他還想窺探一些生命的奧秘。

無論正確與否，威爾森已經為我們重新認識人類自身，提供了一種可能。

暮年

幾年前，威爾森在自家花園接受采訪。記者還沒來得及說話，耄耋之年的威爾森，俯下身，撿了一隻螞蟻，並喃喃自語：「我得先找個小瓶子把它裝起來，研究一下。」就像 16 歲時那樣。