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從西表山貓望向石虎

活躍星系核_96
・2014/05/04 ・4918字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

文 / 游崇瑋

2010年初夏,第一次,為了研究需求前往西表島考察生態。

乾淨的港口、熱情的民宿老闆娘以及看不到盡頭的綠色樹海,是我對西表島的第一印象。或哥、致維學長和我抵達西表島後要處理的第一件事,就是把往後兩天的車子租好,以利後續野外工作的進行。

在港口邊的租車公司小小的,很簡單很乾淨。除了一隻體型很大的椰子蟹標本,幾乎沒有其它的裝飾品。在櫃台最醒目的地方,就擺了一塊請大家開車要減速慢行,以免撞上西表山貓的警示牌。一旁的布告欄上也貼了近期西表山貓遭Road Kill (道路致死,即動物穿越路面時遭車輛撞死或輾斃的狀況) 的地點訊息,用以宣導駕駛人必須特別注意的路段。租到了車,就到附近的賣場先補充物資。在賣場內居然也有類似的宣導海報,同樣也是標明了發生Road Kill較密集的地點,希望前去消費的民眾可以多留意並減速慢行。(圖1, 2&3)

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1. 西表島租車公司的櫃檯,以最醒目的方式提醒駕駛減速慢行以免傷害西表山貓。
1. 西表島租車公司的櫃檯,以最醒目的方式提醒駕駛減速慢行以免傷害西表山貓。
2. 租車公司布告欄,西表山貓遭到RK的訊息也站了大半的版面。
2. 租車公司布告欄,西表山貓遭到RK的訊息也站了大半的版面。
3. 賣場內也在持續宣導西表山貓RK好發地點。
3. 賣場內也在持續宣導西表山貓RK好發地點。

這勾起了我的好奇心。雖然西表山貓 (Prionailurus bengalensis iriomotensis) 的大名不是沒聽過,但究竟是怎麼樣的一個物種,需要這樣的「特殊待遇」?後來惡補了一點資料,才驚覺西表山貓真的是一種不積極保護棲息地就會快速滅絕的物種!根據日本環境省在最近一次的調查報告 (調查時間為2005-2007年),總族群量僅約108-118隻,僅分布在約290平方公里的西表島!(圖4)

4. 西表山貓標本。
4. 西表山貓標本。

今天,西表島上到處都可以見到宣導、保護西表山貓的相關設施,同時也有很多的文創產品販售,非常的受到外來遊客的喜愛,當然也撐起了島上的綠色觀光產業。有「日本最後祕境」之稱的西表島,充滿了各式如山野探索、野生動植物觀察、溯溪等體驗自然的活動。即便野生的西表山貓難以目擊,但來訪旅客仍多不勝數,就是因為西表島仍然擁有大片的亞熱帶原始森林 (佔了西表島面積約90%)。原始純淨的自然環境以及棲息其中的多樣生物,就是西表島最引以為傲的觀光資源。(圖5~11)

5. 西表山貓塑像。
5. 西表山貓塑像。
6. 郵局前的西表山貓塑像。
6. 郵局前的西表山貓塑像。
7. 橋頭的西表山貓模擬掌印。
7. 橋頭的西表山貓模擬掌印。
8. 巴士上都有西表山貓的圖像。
8. 巴士上都有西表山貓的圖像。
9. 西表山貓文創作品。
9. 西表山貓文創作品。
10. 文創商品專賣店,門口旁就是西表山貓的圖像。
10. 文創商品專賣店,門口旁就是西表山貓的圖像。
11. 以西表山貓當廣告的土產品。
11. 以西表山貓當廣告的土產品。

但是在幾十年前,西表島上的居民也並不像今日那樣的重視西表山貓。因為西表山貓在1972年被列名日本國指定天然紀念物、1977年列名特別天然紀念物、1994年列名日本國內稀少野生動植物,同時也是環境省列為瀕危IA類、IUCN列為CR (Critically Endangered, 極度瀕危)。基本上可以列的保護頭銜全列名了,因此當然幾乎不可能在西表島,也就是西表山貓的原生棲息地進行任何較大規模的開發了。島上居民當初也是相當反感,認為為了西表山貓而加諸島民的限制勢必會影響當地人的生計。之後,透過教育以及政府的協助宣導,終於改變了西表島民的思維,轉而成為保護西表山貓的最強後盾!這個得來不易的成果可是經過了二十年的努力才成功的呢!

回到我們的西表島考察之行。那一次,沒日沒夜的兩天兩夜生態考察,在野外探索之餘,我們也在各地看到了非常多保護西表山貓的告示牌、路面減速裝置、生態廊道以及博物館 (西表野生動物保護中心),真的打從心底佩服這些用心保護的政府和居民。值得一提的是,第一個晚上,我們結束野外工作準備要回民宿時,真的在沿海的公路上看見西表山貓了!(圖12~16)

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12. 路旁用以宣導減速慢行的告示。
12. 路旁用以宣導減速慢行的告示。
13. 車子上的宣導貼紙。
13. 車子上的宣導貼紙。
14. 路旁的大型看板。
14. 路旁的大型看板。
15. 小朋友的宣導作品。
15. 小朋友的宣導作品。
16. 沖繩物種RK宣導照片。
16. 沖繩物種RK宣導照片。

當時,我們因為已經接收到鋪天蓋地關於西表山貓的相關訊息,知道車子開太快是有可能不慎撞死西表山貓或者其它動物的,所以我們的車速都維持在相對比較慢的狀態。在黑夜中,透過車頭燈的光源,我們也同時在掃視著前方的路面,因為確實很有可能有動物出現在路面上,最多的通常是青蛙、螃蟹或者是蛇。忽然,視線內出現了一隻灰褐色帶雜斑的貓!我們三個在車上,當時大家心裡一定都想著四個字:「西表山貓!」牠被車燈照射的當下,在馬路上停頓了一秒鐘,就扭頭跑往大海方向的道路護欄,跳了上去!站在護欄上的牠又停頓了大約一秒,回頭望了一下我們,縱身一躍往護欄外側跳下,消失在我們的視線中。雖然事情有點發生的太突然,我們沒有人能夠來的及拍下牠的身影 (整個過程僅約五秒),但是要看清楚身體的花紋以及耳後的白斑已經綽綽有餘了… 我們真的見到了野生的西表山貓!

西表山貓於1967年被學界發表時,在那之前全世界已經有70年沒有發現任何的野生貓科新記錄,也是全世界有豹貓 (Prionailurus bengalensis) 分布的地區裡,面積最小的島嶼。在當時被認為是非常了不起的發現。從那之後日本政府花了約二十年的努力,終於讓當地人從對西表山貓的反感轉為支持保育。其中很重要的一個保護措施就是盡可能停止一切的開發,也包括了西表島的公路。西表島其實沒有所謂的環島公路,沿著海岸線建設的主要道路只做了大約環島半圈 (主要是東面和北面),剩下來的一半是完全沒有道路的。不做多餘建設的原因主要就是為了維護這整個西表山貓的棲息地,而將西表島設為保護區。只有大塊且完整、不被道路切割的棲息地才能保證西表山貓的族群存續,尤其在這樣面積不大的小島上,相對脆弱的生態系當然就必須以更嚴謹的方式來維護。根據研究,每隻西表山貓的活動範圍介於1.5-4.9平方公里,算起來擁有大塊完整棲息地的西表島 (約290平方公里),也不過就只夠一百多隻的西表山貓棲息。即便如此,每年仍有大約1.67隻的西表山貓被車撞死 (1978-2013,36年間共有62隻的西表山貓死於road kill)。尤其在去年 (2013年),有6隻西表山貓死於road kill,是有記錄以來最多的一年,日本政府視為非常嚴重的事件。

在地圖上從西表島往西邊看,緯度幾乎相同的苗栗縣三義鄉,是西表山貓的近親石虎 (Prionailurus bengalensis chinensis),在台灣數量最多的珍貴棲息地。而且根據地質史來看,很有可能台灣的石虎就是西表山貓在地球上最近的親屬 (在約30萬年前的更新世中期,台灣和石垣島以及西表島仍是相連的狀態,石虎極有可能是這個時期經由台灣抵達西表島定居的)。這一對不同亞種的豹貓兄弟,受到的保護與重視可說是天與地的差別。

還好,在不受重視的情況之下,仍有學者堅持做出了一些珍貴的成果。根據屏科大裴家騏老師團隊的研究成果,苗栗縣的後龍、通霄、銅鑼以及三義一帶的淺山地區是石虎在台灣最好的棲息地。目前「樂觀的」估計族群量,全台只有約300-500隻石虎,主要就分布在苗栗以及南投的淺山地區。根據裴老師的研究,野外石虎有遷移的現象,從前的調查結果顯示後龍一帶較多,但近期則以三義一帶最多。這種現象就很接近關連族群 (meta-population) 的概念,而關連族群中的每一個次族群 (sub-population) 的消失與否,對於整個關連族群的影響並不一定相同。

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但我們可以確定的是,三義的石虎次族群如果消失,等於提前宣告了台灣野生石虎的滅絕。一般大型動物的最小存活族群數 (minimum viable population,MVP) 大約在100-500隻,若低於這個數字,整個族群將會陷入惡性循環的滅絕漩渦 (extinction vortex),滅絕的速度會是超乎想像的快。而如果再加上遺傳的考量 (主要是為避免近親交配衰退inbreeding depression),一般認為必須要將數量再乘上十倍,也就是1000-5000隻,才會是比較保險的估計。如果保險的估計,數千隻的石虎才是安全的族群數,那麼目前已經是「樂觀」估計的300-500隻的石虎族群,似乎已經到了不立即加以嚴格保護,就相當不樂觀的生死關頭了。(圖17&18)

17. 低海拔的淺山環境是石虎高度依賴的棲息地。
17. 低海拔的淺山環境是石虎高度依賴的棲息地。
18. 像這樣宣導減速慢行救石虎的告示牌本來有好幾個,不知何故只剩下了這一個。
18. 像這樣宣導減速慢行救石虎的告示牌本來有好幾個,不知何故只剩下了這一個。

再回到西表山貓。比起西表島,更讓一般遊客耳熟能詳的是旁邊的石垣島。石垣島是個開發程度遠高於西表島的島嶼 (目前僅有幾座山頭仍維持良好環境),面積稍小於西表島 (230平方公里),是八重山群島的樞紐,欲前往西表島也必須要經石垣島搭船前往。和西表島位置非常相近,至少在約兩萬年前的更新世晚期仍然是彼此相連的狀態。但是西表山貓之所以不叫石垣山貓,就是因為石垣島沒有過山貓記錄。想來覺得不太合理,這麼樣相近又曾經相連的兩個小島,物種組成也幾乎相同,為何在石垣島上獨缺西表山貓?後來經由私人聯繫,研究西表山貓的中西希博士 (Dr. Nozomi Nakanishi) 透露,近期確實已經在石垣島發現了和西表山貓非常相似的骨骼化石。這意味著,以前在石垣島上也棲息著西表山貓,但很可能因為石垣島的開發遠早於西表島,在人們注意到牠們的存在之前,就因為棲息環境的被切割甚至破壞,導致了滅絕。也可以假設,如果今天西表山貓只生存在石垣島 (當然名字就不會叫作西表山貓了),那不就是在人類知道牠們以前,就已經全部滅絕了嗎?(圖19)

19. 石垣島曾經也棲息著西表山貓,但很可能因為開發較早,在人們發現牠們以前就已經滅絕了。
19. 石垣島曾經也棲息著西表山貓,但很可能因為開發較早,在人們發現牠們以前就已經滅絕了。

最後,再把目光拉回到我們的石虎。對於和西表山貓同樣的需要大面積棲息地的石虎 (每隻所需介於1.5-6.5平方公里),台13線外環道毫無疑問的切割了石虎最仰賴的棲息地,卻同時又相當的不具有必要性。我在上周特地到了三義一趟,除了走訪石虎棲息地以外也詢問了幾位在地鄉親。普遍的意見都偏向不開這條多餘的路。其實理由很單純,路開了人潮散了,是不是反而對於當地民眾的生計造成反效果了呢?有必要因為這樣有反效果的路,把石虎逼上絕路嗎?我很高興台灣有越來越多的人願意支持野生動物的生存權。有朝一日任何的重大開發若可以優先考量到不影響野生動植物的存續,把干擾降到最低,那麼,我們也都可以非常的以身為文明國家一份子,感到驕傲!(圖20)

20. 希望以後的孩子不要只能依靠照片或者布偶,來緬懷已經滅絕的石虎。
20. 希望以後的孩子不要只能依靠照片或者布偶,來緬懷已經滅絕的石虎。
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活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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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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肺部為何會「結疤」?揭開比癌症更致命的「菜瓜布肺」,科學家如何找到破解惡性循環的新契機
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2026/05/08 ・2041字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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。

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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 / 圖示來源:shutterstock

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。

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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。

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。/ 圖示來源:shutterstock

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?

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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。

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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。

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。/ 圖示來源:


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深海發現大型礦場和「暗氧」!是能源危機的希望還是潘朵拉之盒?
PanSci_96
・2024/09/21 ・2334字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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深海的暗氧:無光環境中的神秘氧氣生成

深海,被譽為地球最後的未開發疆域,隱藏著許多不為人知的奧秘。數千公尺深的海底沉積了數量龐大的多金屬結核,這些礦物因含有大量珍貴金屬,對現代技術,尤其是能源轉型,至關重要。然而,科學家在探索這些結核的過程中意外地發現了一種神秘的現象:暗氧,即在無光的深海環境中生成氧氣的過程。這一發現不僅可能改變我們對海洋生態系統的理解,還可能重新定義地球早期生命起源的故事。

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長期以來,科學界普遍認為氧氣的生成依賴於光合作用。光合作用是植物、藻類及一些細菌透過陽光將水和二氧化碳轉化為有機物並釋放氧氣的過程。這一過程主要發生在地球表層和淺水區域,是維持大氣和海洋中氧氣含量的核心機制。根據這一觀點,只有在陽光能夠到達的區域,氧氣才能被生成。因此,對於深達數千公尺的深海區域,我們的認識是,氧氣主要來自於表層水透過洋流輸送到深處。

然而,深海中缺乏光源,光合作用無法進行,這意味著氧氣在深海中的供應受到限制。雖然洋流能夠在一定程度上將氧氣輸送到深海,但這一過程極其緩慢,往往需要數百年甚至上千年才能完成一次循環。因此,科學家一直認為深海是一個缺氧的環境。

多金屬結核的發現,是新能源的關鍵,還是海洋生態的災難?

在這樣的背景下,科學家對深海進行了更深入的探索,並發現了錳結核(英語:Manganese nodules),又被稱為多金屬結核這一珍貴資源。多金屬結核是富含金屬的岩石,其主要成分包括鈷、錳和鎳等金屬。這些結核廣泛分佈於全球深海區域,尤其是太平洋海域,儲量高達數兆噸。這些金屬對綠色能源技術,如電池生產,具有極高的價值,吸引了全球各國的關注。

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然而,這些結核不僅是地球資源的寶藏,它們還隱藏著另一個重要的發現。2013 年,科學家安德魯·斯威特曼(Andrew Sweetman)在太平洋克拉里昂-克里珀頓區域進行深海研究時,意外地發現,在封閉的深海水域中,氧氣濃度竟然有所增加。這一現象引發了科學界的極大關注。

科學家探索深海的多金屬結核時,意外發現「暗氧」的存在。 圖/envato

暗氧的生成機制

斯威特曼的研究團隊推測,深海中的多金屬結核可能在某些化學條件下,充當了天然電池。這些結核通過電化學反應將水分解為氧氣和氫氣,從而在無光的環境中產生了氧氣。為了驗證這一假設,團隊在實驗室中模擬了深海環境,並確實觀察到氧氣從結核生成的現象。

不過,這一過程並非如想像中簡單。根據實驗數據,某些海底結核表面的電壓僅為 0.95 伏特,卻能夠生成氧氣,這與理論上需要的 1.6 伏特電壓不符。研究團隊進一步推測,這可能與結核的成分有關,例如含鎳的錳氧化物可能起到了催化作用,降低了反應所需的能量。此外,結核表面的不規則排列及空隙可能也促進了電子轉移和水的分解。

暗氧的發現挑戰了我們對氧氣生成的傳統理解。過去我們認為,地球上的氧氣主要來自於光合作用,但這一現象表明,甚至在無光的深海環境中,氧氣也能通過無機物的電化學反應生成。這意味著,我們對於地球早期氧氣循環及生命演化的認識可能存在重大疏漏。

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尤其值得注意的是,多金屬結核的形成需要氧氣,而這些結核大量出現在深海中,是否表明早期地球上就已經存在非光合作用的氧氣生成機制?如果是這樣,暗氧是否可能推動了地球上生命的起源?這一問題仍然未有定論,但暗氧的發現無疑為生命起源的研究開闢了一條新的途徑。

未來的挑戰:開採深海資源還是守護地球最後的「淨土」?

除了科學研究的價值,多金屬結核也吸引了全球對於深海資源開採的興趣。這些結核富含稀有金屬,特別是對電池生產至關重要的鎳和鈷。然而,大規模的深海開採可能會對海洋生態系統造成嚴重破壞。

對於發現的深海資源,是要開採?還是選擇守護海洋生態? 圖/envato

首先,深海採礦可能導致噪音和光污染,破壞深海生物的棲息地。此外,採礦過程中產生的懸浮物可能對海洋生物,尤其是水母等生物造成生理負擔。研究顯示,水母在模擬的採礦環境中會因應對懸浮物而消耗大量能量,這可能削弱其免疫系統並降低生存率。

因此,雖然深海資源的開採看似能解決當前的能源危機,但國際間對此議題的爭議仍然持續。全球已有32個國家支持暫停或禁止深海採礦,呼籲進行更多的生態影響研究以確保環境保護。

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暗氧的發現,不僅為科學研究帶來新的挑戰,也為深海資源的開採提出了更高的要求。在能源危機與生態保護之間,我們需要尋找平衡點。未來的技術或許能夠在不破壞環境的情況下,模擬自然過程生成多金屬結核,從而實現可持續的資源開採。

此外,暗氧現象的發現也為探索外星生命提供了新的思路。當我們在其他行星上發現氧氣時,不一定意味著那裡存在光合作用生物,可能是類似多金屬結核的無機反應在默默進行。這一發現或許將改變我們對地外生命的定義與尋找方式。

深海的秘密仍在不斷被揭開。從暗氧的發現到多金屬結核的開採,這片未開發的疆域將在未來的科學探索與資源爭奪中扮演至關重要的角色。無論是能源危機的解決還是生態系統的保護,我們都應以謹慎且負責任的態度面對這一未知的領域,避免打開潘朵拉之盒。

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