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植物變殭屍?細菌的把戲

威.法
・2014/04/12 ・1451字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

本文由民視《科學再發現》贊助,泛科學獨立製作

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被細菌感染的馬達加斯加日日春。細菌造成了葉化的花瓣,並且吸引葉蟬來傳播菌體。

翻譯:威 · 法

許多寄生生物能夠徵用宿主的身體以進行繁衍,比如繁殖時需要水的鐵線蟲,會迫使被寄生的蟋蟀溺死在水體裡 ; 或是像肝吸蟲會迫使被感染的螞蟻爬向牧草的葉緣,讓牛在進食的時候將肝吸蟲和螞蟻一起吃下去。除此之外,寄生生物甚至能將植物變成殭屍-來自英國諾里奇(Norwich)約翰英納斯中心(John Innes Centre)的科學家們發現了這些寄生生物到底是如何辦到的。

當植物被稱作植物菌質體(phytoplasmas)的寄生細菌感染後,植物的花朵會長成葉狀的幼芽,花瓣會變成綠色,然後發育成如同「巫婆掃把(witches’ brooms)」般蓬亂的枝芽。這種轉型不但讓植物不孕,還會吸引吸食植物汁液的昆蟲,並將菌體傳播出去。「被感染的植物仍然活著,但活著只為了獲益病原菌。」約翰英納斯中心的植物病理學家薩絲基雅 · 霍根豪(Saskia Hogenhout)說。「但從演化的角度來看,不能孕育後代的植物跟死了沒兩樣。」

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「 很多人可能覺得把植物比喻成殭屍這樣的概念有些不妥,畢竟植物的行為和動物的行為很不一樣。」賓州大學的寄生生物學家大衛 · 休斯(David Hughes)說。「但事實就是這樣,如果寄生生物能改變蟋蟀和螞蟻的行為,為什麼寄生生物不能演化出一套方法來控制植物的行為?」

雙重控制

霍根豪的團隊先前的研究發現細菌利用一種叫作SAP54的蛋白來操控植物宿主。這個蛋白與植物的RAD23蛋白交互作用,讓花朵發育所需要的特定蛋白被細胞的分解中心-蛋白酶體(proteasome)分解。這些研究成果已經發表在PLoS Biology [1]。

除此之外,SAP54的交互作用還提高了葉蟬被吸引的機會,以達到傳播植物菌質體的目的。研究團隊發現葉蟬在葉化的花朵上的產卵數量比正常的花朵上還要多。更重要的是,研究團隊發現植物只要有SAP54這個蛋白就可以吸引昆蟲,即使植物體內根本沒有細菌也無所謂 。「這篇研究成果的奧妙之處,就是在於細菌只用了一個蛋白,就可以達到操控植物和吸引昆蟲兩個目的。」霍根豪說。「太厲害了。」

霍根豪認為這個發現揭開了植物發育調控和植物免疫系統之間的關聯-這是一個在許多其他物種都被被接受的理論。她希望研究這樣的關聯可以找到同時增進作物產量和增強抗病蟲害的新方法。除此之外,她也渴望了解其它病原菌如何製造植物殭屍。比如說鏽病菌(Puccinia monoica)會使感染的植物不孕,然後將葉片轉變成亮黃色的「偽花(pseudoflowers)。」這種偽花上長滿了真菌細胞,藉由偽花吸引昆蟲授粉時,將病原菌散播出去 [2]。目前沒有人知道鏽病菌如何改變宿主的生理機制。「很期待有一天我們知道這是怎麼造成的。」霍根豪說。

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註:

  1. MacLean, A. M. et al. PLoS Biol. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1001835 (2014).
  2. Cano, L. M. et al. PLoS ONE http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0075293 (2014).

資料來源:Bacterial tricks for turning plants into zombies. NatureNews [08 April 2014]

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延伸科學再發現@科技大觀園

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為什麼越累越難睡?當大腦想下班,「腸道」卻還在加班!
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/04/30 ・2519字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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。

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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。

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 / 圖片來源:envato

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)。

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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)」/圖片來源:益福生醫

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。

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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。

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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。

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 / 圖片來源 : envato

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