綠色革命，真的是1960年代才開始的嗎？

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。

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。

過渡到一個永續性系統

靜止狀態對我們環境資源的需求減少，但對我們精神資源的需求卻大增。

——赫曼．戴利，1971 年

當人類社會發現資源使用和污染排放有超過永續極限的跡象時，可能會做出三種反應。第一種反應是對這類訊息加以否認、掩飾和擾亂。這種反應的方式形形色色：有些人聲稱，根本沒有必要擔心極限的問題，市場和科技自然會解決這些問題；有些人聲稱，在沒有進行更深入的研究之前，不應該試圖限制所謂超過限度的行為；更有人設法將他們超過限度的行為造成的代價，轉嫁給在時空上距離他們很遙遠的人。舉例而言，可能會發生以下的情形：

• 樹立更高的煙囪，俾使污染廢氣飄到更遠的地方，讓別人呼吸遭受污染的空氣。
• 將有毒化學製品或核廢料運送至遙遠地區進行處理。
• 以保住眼前的就業機會或支付債務為由，從事過度漁撈或過度砍伐林木的行為，卻因此耗竭用以支持就業機會和償債能力的自然資源。
• 對因為資源枯竭而致營運困難的採掘工業提供補貼。
• 未能有效率的使用已開採的資源，卻不斷地探勘新的資源蘊藏。
• 不斷施肥以彌補土壤肥沃度的下降。
• 以法令或補貼來壓低價格，導致市場無法以價格的上漲來反映資源匱乏的現象。
• 因為資源成本過高，無力支付，而改以運用武力或威脅運用武力的方式，確保對資源的使用權。

這些反應非但不能解決因為生態足跡擴大所衍生的問題，反而使問題更形惡化。

第二種反應係以科技或經濟的應急措施，緩解各種極限所造成的壓力。可能的具體作為如下：

• 降低汽車每行駛一哩或發電機每生產一千瓦電力所產生的污染量。
• 更有效率地使用資源、進行資源的回收利用，或以再生資源來取代非再生資源。
• 運用能源、人類資本和勞力來取代以往由大自然執行的功能，如污水處理、防洪、或增加土壤的肥沃度。

這些措施確實有其迫切性，因為可提高生態效率、可暫時緩解壓力，也可以爭取寶貴的時間以利發展徹底解決問題的方法，卻無法消除造成壓力的原因。假如汽車每行駛一哩產生的污染量已經減少，但開車的人愈來愈多，或者，處理污水的能力增加，但污水的排放量愈來愈大，則將只能延緩問題所造成的危害，而無法根本解決問題。

第三種反應是從問題的肇因著手，設法尋求解決之道；也就是退一步想想，承認人類的社經體系結構本身難以管理、已經超越自然極限並朝崩毀的狀態發展，因此，釜底抽薪的辦法是改變系統的結構。

改變結構此一用詞常常具有負面的意義。就革命分子而言，此一用詞表示要將掌權的人物趕下台，而且在過程中有時還會扔炸彈。或許有人認為，改變結構是指改變實體結構，也就是先破壞再建設的過程。更有人解釋為改變權力結構、統治集團和指揮系統。基於這種解釋，改變結構顯然困難重重、極其危險，而且會對經濟和政治力量構成威脅。

然而，在系統學的名詞裡，改變結構與驅逐人員、拆除建築物或摧毀官僚體制等並不相關。事實上，採取這些行動但卻未能真正改變結構，則只會造成新一批人進駐新建築物或新單位，並花更多時間、更多金錢追求相同的目標，最後產生的結果和舊體制一模一樣。

在系統學的名詞裡，改變結構指的是改變一個系統內的回饋結構，也就是訊息的連結關係：包括系統內的行為者必須處理的資料之時效與內容，以及會促成或限制行為的觀念、目標、誘因和回饋資訊。假如系統內的行為者認為有充分的理由做出改變，又假如他們能自由行事而且又有誘因做出改變，則同一批人、同一個組織和同一個實體結構，可能會有完全不同的行為。此外，一個系統若有了新的資訊結構後，假以時日，也可能會改變本身的社會和實體結構。這個系統可能發展出新法規、新組織、新科技、具有新技能的人員、新機器或新建築物。這種轉變不見得需要由一個中央單位來加以督導。這種轉變的發生可以是毫無計畫的、自然的、帶有革命性質而又令人感到興奮和愉悅的。

新的系統結構自然會產生無所不在的改變。我們不必做出犧牲或施加脅迫，除非為了防止既得到益者忽視、扭曲或阻撓相關資訊的傳播。人類歷史已出現過好幾次重大的結構性轉變，其中影響最深遠的兩個事例為農業革命和工業革命。這兩次革命都肇因於種植糧食、運用能源和組織工作的新觀念。事實上，我們在下一章會討論到，正因為以往的結構性改變獲致重大成就，世界才有必要進行下一次的結構性轉變，我們稱此一轉變為永續性革命。

——本文摘自《成長的極限》，2024 年 03 月，臉譜出版，未經同意請勿轉載。

現代稻米(Oryza sativa)的祖先是Oryza rufipogon。

1960年代綠色革命時，育種學家從現代稻米中選出了具有semi-dwarf1(sd1)突變的品種(1)。sd1基因突變讓稻米的莖不要長得那麼長，於是稻子可以有更多的能量用在結果上，同時也較不容易傾倒。

但是亞洲國家種稻的歷史可以回溯到紀元前9000年(2)，這就讓日本名古屋大學的研究團隊想到：難道老祖宗們在選種的時候，不會選到sd1突變嗎？

由於sd1基因是吉貝素(gibberellin)合成途徑中的一個酵素(GA20 oxidase)(3, 4)，於是名古屋大學的研究團隊便將Oryza sativa ssp. japonica （以下簡稱japonica） 以及Oryze sativa ssp. indica（以下簡稱indica）的sd1基因選殖並測量表現出來的酵素活性。

結果他們發現，存在於japonica以及indica的sd1基因，他們的酵素活性都比Oryza rufipogen中的sd1基因低，而且不同品系的japonica及indica中都可以看到，sd1基因產生的酵素活性越低，該品系的稻米莖的長度就愈短。

為了確定sd1突變是刻意的選擇，名古屋大學的研究團隊接著看sd1基因旁邊的基因的變異性(variability)。特定的基因如果在天擇或人擇的環境下如有承受到了選擇的壓力(selective pressure)，這個基因附近的基因的變異性會因為這樣也跟著降低。研究團隊發現，在japonica中，sd1基因周圍的基因的變異率，跟他們的老祖宗(Oryza rufipogen)來比較，變異率下降到2%；而indica則較高，但也下降到75%。

所以別以為綠色革命的榮耀是現代人所獨有，其實在一萬一千年前，我們的老祖宗就已經進行過一次的綠色革命了。

參考資料：
1. ScienceNow. 2011/6/7. Ancient farmers started the first ‘Green Revolution’.
2. Jared Diamond. 1999. Guns, Germs, and Steel.
3. Asano K., Yamasaki M., Takuno S., Miura K., Katagiri S., Ito T., Doi K., Wu J., ebana K., Matsumoto T., Innan H., Kitano H., Ashikari M., and Matsuoka M. 2011. Artificial selection for a green revolution gene during japonica rice domestication. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108(27): 11034-9
4. GA20 oxidase會將不具有活性的GA前驅物轉變為有活性的GA。(Taiz and Zeiger, Plant Physiology, 4th ed.)