兩百萬年的黑暗，造就了對光完全沒有反應的生物

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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文／陳民峰｜現職國小教師，關心生態、教育、動保議題，喜愛科學小知識。目前為到國語日報科學版、聯合報鳴人堂、人文主義工坊作家。

色盲是一種無法分辨部份或所有顏色的疾病，色盲患者通常從小就以為自己辨認的顏色是正確的，往往到長大已後才會發現與別的人所認識的色彩不同。

在《應天雜記》曾經記載一個趣事：明朝皇帝朱元璋上朝前，揮毫畫出一幅雄雞報曉圖，上面一頭雄雞昂首。再提上《雞叫》一詩「一叫一勾勾，兩叫兩勾勾，三叫日出滿天紅，驅散殘星月朦朧」。圖中的公雞雞冠比太陽大、比太陽紅，宛如君王志大功高。

隨後，朱元璋上朝時公佈出來，獲得百官喝采。朱元璋心滿意足的給愛臣徐達。徐達見了馬上奉承：「這隻雄雞的大黑冠看起來多威風！」

朱元璋與眾臣十分驚訝，頓時默聲！當庭信口胡說乃為欺君之罪，徐達膽敢開這種性命攸關的玩笑？朱元璋相信年幼就相處在一起的好友，應該不會這般胡鬧，隨即岔開話題。

過了沒多久，朱元璋生病時突然發現五味具失，突然想到：若是罹患疾病，也可能導致六色具失。徐達認紅為黑的事情，或許是罹患眼疾，朱元璋驚恐差點錯怪臣子。朱元璋後來詢問太醫曹春民「徐達視色不明」是否為眼疾，太醫沒有給予答案，也沒有進行研究。

關於色盲發現的故事不會這樣一直帶過。

道爾吞的色盲理論

400 年後，提出著名「原子說」的科學家道爾吞（John Dalton）誕生了。或許大家比較少知道的是：道爾吞其實本身是個色盲，歷史上明確提出色盲的現象，寫出第一篇關於色盲的論文。

故事是這樣的，1792 年道爾吞到一間很小間的新大學任教，因為要接觸到植物學，所以要跟花朵與葉子的顏色打交道。道爾吞受到恩師果夫影響，教學時很喜歡跟學生討論，此時發現他所認識到的顏色與學生似乎有點不太一樣，因此開始史上第一個研究「色盲」的研究。

道爾吞認為：患有色盲的人也難以察覺自己有色盲，何況其他人能夠察覺？

面對這難以說明的主題，道爾吞便以自己作為例子作為說明。道爾吞透過科學方法與人口做研究，1794 年發表了《關於顏色視覺的特殊例子》。對於色盲進一步描述「色盲看見藍色或紫色的物體時，會當作相似的顏色。但能夠區別藍色與黃色是不同的」

論文提到了道爾吞的哥哥也是色盲，因此推測色盲可能是會遺傳的。並且做了下列結論「色盲的成因，是眼睛中的水樣液無法吸收紅色光所致」。

道爾吞希望他顏色辨認的問題能夠查明，自願死掉以後，請人取出他的眼球給後世研究。死後的解剖發現，道爾吞的眼球水樣液並不是藍色而是正常透明的，並不是他的眼睛替他戴上了有色的眼鏡。

之後世界各地也將色盲稱為「道爾吞症」。

色盲之謎：眼睛中感色細胞出問題了！

但色盲怎麼一回事？色盲之謎在後世才有解答。

科學家發現眼睛中有兩種細胞：負責感覺亮度明暗的桿狀細胞、負責感覺顏色的錐狀細胞。其中錐狀細胞又有三種，分別感應紅、綠、藍三種顏色。當基因出了問題，使得其中一種顏色靈敏度減少很多，成為色盲了。

1995 年科學家對道爾吞的眼球進行 DNA 研究，發現道爾吞的基因使得他的眼睛不太能感覺綠色光，屬於第二型色盲，在他的眼裡，紅色、黃色、綠色都差不多。道爾吞原本以為他看不見紅色光，實際上他反而看不見綠色光，將紅綠色混為一彈。才會認為他的世界色彩是被眼睛裡的水樣液搶走了呢！

為什麼色盲遺傳比例高？

儘管色盲者在「生活」上可能有些不適應，在「生存」上卻沒有影響。理論上不好的遺傳基因換逐漸被掏選掉，罹患遺傳疾病者應該越來越少，但是色盲的罹患者比率卻相對其他遺傳疾病高，這是個很奇怪的現象。（延伸閱讀：《為什麼要相信達爾文》）

後來科學家也對於各物種進行基因分析。

絕大部分哺乳動物也只能看到兩種顏色，我們回顧生物演化的過程，人類祖先（還不是靈長類的時候）早期夜裡活動，需要的並非顏色辨認，而是更高程度明亮的辨別。色盲者損失了色彩，卻換得黑暗中對光線更敏感，在生理上並不見得吃虧。

有個小趣事紀錄到：二次世界大戰時部份國家專收色盲者，因為色盲者擅於昏暗中行動，並且面對敵軍偽裝有更高的識別力。這或許也能說明我們人類在文明時代以前罹患色盲的人們更能在夜間行動，也間接解釋了為什麼現在色盲基因能夠持續遺傳的比率偏高。

後記補充：

有朋友看到此文章以後跟我討論幾個問題，回應如下：

Q：我有色盲的朋友，他們辨認顏色是根據明亮辨認的。但是我認為色盲使得明亮辨認度增加不是必然結果。

A：這就牽扯到一個問題了：「色盲的光線明暗判斷是否是受到後天訓練影響？」我認為應該會受到後天訓練影響。

文中有提起道爾吞的恩師果夫，果夫三歲時罹患天花導致後天性失明，卻能將嗅覺與觸覺發揮到極致，可以辨認周遭三里內許多植物。因此道理，我認為色盲者在面對明亮變化會敏感，也能可受到後天訓練影響。

但怎樣知道是不是因為後天影響呢？這部分很難做實驗說明。因為小孩子辨認顏色的發展優先於語言，而小孩子能夠跳脫自我中心，體會到自己認識的顏色與別人不同，也是到有語言發展以後的事情。不過有個明確的例子是「全色盲」或者「全色弱」，他們適應黑暗時幾乎不太需要轉換錐細胞和桿細胞。

Q：二戰有許多色盲患者反而被派上軍營，這會不會導致色盲患者大量戰死而使得色盲基因流傳減少？

A：以國家來看有可能，以全世界來看可能影響不大。至少女性帶有色盲基因者不但不容易顯示出來，即使女性色盲患者也不會上戰場。

Q：優生學的概念會影響色盲基因遺傳嗎？

A：優生學的概念大概會影響，所以遺傳疾病使得他們被「人擇」。這也是科技發達以後要進階面對的人倫問題。有些不致命的遺傳疾病都是近代才被發現的，所以優生學的概念對於遺傳疾病或許有影響，但這種人擇壓力也才要起步而已。

本文轉載自蜜蜂老師ㄟ蜂窩。

參考資料：

1. 朱元璋，維基百科
2. 朱元璋，逆輓詩《雞叫》，百度百科
3. 原子理論，維基百科
4. 張文亮，道爾頓與化學原子論，科學發展 2002 年 4 月，352 期
5. Dalton, Extraordinary facts relating to the vision of colours, London : Cadell and Davins
6. 眼的構造及機能
7. Jeremy Nathans, Genetic Studies Endow Mice with New Color Vision, Howard Hughes Medical Institute, MAR 23 2007.
8. 靈長目彩色視覺的演化，維基百科
9. M. J. Morgan, A. Adam, and J. D. Mollon, Dichromats Detect Colour-Camouflaged Objects that are not Detected by Trichromats, Proceedings B, Volume 248, issue 1323, 22 June 1992, DOI: 10.1098/rspb.1992.0074

在我們的腸胃道裡，居住著幾億的微生物群（Intestinal microbes），主要由細菌（bacteria）和原生物（protozoa）所組成。這些微生物的數量之多，在成人體內，平均占重2-6磅 （pound），是成人大腦平均重量的兩倍！更驚人的是，這些微生物已經被證實能夠調控宿主的生理時鐘，甚至是基因表現，因此也有「遺忘的器官」（forgotten organ）或是「第二大腦」（second brain）之稱。

腸胃道微生物的組成也被發現會隨著宿主的「作息」變化，由飲食節律調控。一篇在2014年10月發表在《Cell》上的研究顯示，腸胃道微生物的組成不僅有約日節律的變化，且受到宿主生理時鐘的控制，並進一步影響宿主的代謝功能。[5]

在這研究中，研究團隊每六小時所採樣的小鼠糞便，並以生物晶片微陣列（microarray）比對目前已知的微生物序列，發現小鼠內的腸胃道微生物組成有約日節律的變化 （diurnal changes）。有趣的是，當生理時鐘基因PER被突變 （PER-/-）後，微生物的約日節律變化也跟著不這麼明顯了！但若是把突變小鼠體內的微生物，移植到有正常生理時鐘的無菌鼠 （germ-free mice）體內，這些本來約日節律不明顯的微生物菌相又回復了它們的變化。證明了腸道微生物的約日節律變化，會受到宿主的生理時鐘影響 。

由生物晶片微陣列的結果和KEGG (詳列生物體內各種分子調控路徑的資訊平台)的比對顯示，與代謝相關的生化路徑最受影響，因此該團隊推斷宿主的飲食節律（也被生理時鐘調控）是造成腸胃道微生物菌相改變的主因。在這組實驗裡，控制組的小鼠沒有限制進食時間（free feeding）; 而實驗組則有兩種不同的進食時間限制：一組小鼠只能在他們的活動期間 （active phase）進食，而另一組小鼠則被限制只能在他們應該休息的時間 （inactive phase）進食。研究團隊發現，活動期間進食的小鼠，與控制組有類似的腸胃道微生物菌相，而休息時間進食的小鼠則在相同時間軸上有著與前述兩組小鼠相反的菌向變化 （anti-phase）。這個結果證明了腸胃道微生物的菌相確實受到宿主的飲食節律的影響。（下圖）

為了證明當宿主的生理時鐘被擾亂時，同樣受到宿主生理時鐘調控的腸胃道微生物，與增高的代謝異常風險有關，研究團隊又設計了新的一組實驗：實驗裡的控制組和所有實驗組，都被餵飼高能量飼料 （hight fat diet, HFD），並透過操作環境的日夜變化給小鼠時差 （jet lag），干擾牠們的生理時鐘。

與先前的研究結果相符，因時差而生理時鐘被擾亂的實驗組，體重增加得比生理時鐘正常的控制組快 ，顯示牠們的脂肪合成與堆積受到影響。令人驚訝的是，當團隊給予實驗組小鼠抗生素，減少牠們的腸胃道微生物時，脂肪代謝異常竟然被抑制，與控制組無異。另外，他們把未處理抗生素的時差組的腸道微生物，移植到在正常日照環境下的無菌鼠體內時，無菌鼠體重在30天內由平均30g 上升到50g！這個實驗證明了，腸道微生物可以把時差的影響「投射」在新的宿主體內。

實驗的最後，該團隊還從剛經歷時差的人採集糞便，並把糞便所含微生物移植到無菌鼠體內，成功地在無菌鼠體內重現了體重快速升高的代謝異常結果。（下圖）

我們是怎麼得到這些微生物呢？

也許很難相信，但是在媽媽生產前，我們在子宮內處於一種接近「無菌」的狀態，是在生產過程中才投過與母親產道接觸 (自然產) 或皮膚接觸 (剖腹產) 接種（colonization）這些微生物。出生後的半年內，微生物的數量和種類會劇烈地增長變化。一年後，這些微生物菌相趨於穩定。[1] 因此，嬰兒時期所接觸到的細菌會決定我們接下來的一生會帶有那些菌群：剖腹生產和自然生產的嬰兒也會帶有不同的菌群；喝母乳的寶寶也會和喝配方奶粉的寶寶有不一樣的菌群，不同的菌群則影響寶寶的抵抗力。

大小鼠因為在接種微生物的過程跟我們很接近，因此被廣作為研究腸胃道微生物影響力的模型（model）。

在腸道裡的微生物如何控制我們的腦袋？

腸胃道微生物能夠影響人類的生理或心理，比如記憶與學習 [2]，焦慮或抑鬱的情緒 [3]，和食慾 [4]。既然能夠影響我們的記憶、學習能力、以及心理，腸胃道微生物一定有某些方式可以跟我們的大腦「溝通」。最近的研究讓我們對腸道微生物與大腦的溝通有了更深一層的認識，這些微生物可以透過神經路線（neural pathway）、免疫路線（immunological pathway）和微生物釋放物（gut releasing chemicals）作為與大腦溝通的方式：

神經路線

腸道微生物能夠活化迷走神經（vagus nerve），並將訊息上送至大腦中央神經系統。

免疫路線

另一個腸胃道微生物影響大腦的方式是活化免疫反應。 事實上，這並不讓人意外；腸胃道作為體內接觸外來物的第一線器官，有很多免疫細胞聚集在那裏隨時待命。不正常的腸胃道微生物會造成免疫上的失調，而不正常的免疫活動很早就知道與許多疾病有關聯。

微生物釋放物

腸胃道微生物能釋放的化學物質包括了Ƴ-胺基丁酸（GABA）和色胺酸（tryptophan）。GABA是神經細胞溝通非常重要的神經傳導物，而色胺酸是血清素（serotonin）的前導物（precursor）；血清素調控著我們的情緒和食慾。目前有非常多的報告指出，自閉症譜系障礙（Autisim Spectrum Disorder，ASD）患者有不正常的腸胃道微生物菌相。

總結

一直到最近科學家，才得以一窺這個腸內神經系統的網路，對「下移的大腦」嘖嘖稱奇。被擾亂的生理時鐘系統也影響著這個精緻的腸-腦網路。雖然這篇文章所參考的研究，是腸道微生物節律會被宿主的錯誤的生理時鐘干擾，但別忘了，這個網路是雙向溝通的！也就說，腸胃道微生物也有可能反過來影響大腦的生理時鐘。也許有一天，我們能夠減簡單單的喝下優酪乳，透過益生菌減緩甚至治療失眠和時差所帶來的困擾。

參考文獻

1. Grenham S, Clarke G, Cryan JF, Dinan TG: Brain–Gut–Microbe Communication in Health and Disease. Frontiers in Physiology 2011, 2:94.
2. Hsiao Elaine Y, McBride Sara W, Hsien S, Sharon G, Hyde Embriette R, McCue T, Codelli Julian A, Chow J, Reisman Sarah E, Petrosino Joseph F, et al: Microbiota Modulate Behavioral and Physiological Abnormalities Associated with Neurodevelopmental Disorders. Cell 2013, 155:1451-1463.
3. Forsythe P, Sudo N, Dinan T, Taylor VH, Bienenstock J: Mood and gut feelings. Brain, Behavior, and Immunity 2010, 24:9-16.
4. Norris V, Molina F, Gewirtz AT: Hypothesis: Bacteria Control Host Appetites. Journal of Bacteriology 2013, 195:411-416.
5. Thaiss Christoph A, Zeevi D, Levy M, Zilberman-Schapira G, Suez J, Tengeler Anouk C, Abramson L, Katz Meirav N, Korem T, Zmora N, et al: Transkingdom Control of Microbiota Diurnal Oscillations Promotes Metabolic Homeostasis. Cell 2014, 159:514-529.