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天文學家在遙遠恆星系統中發現複雜有機分子

臺北天文館_96
・2015/05/02 ・1401字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 572 ・九年級

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美國哈佛史密松恩天文物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,CfA)天文學家Karin Öberg等人利用位在智利高原上的阿塔卡瑪毫米/次毫米電波陣列(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array,ALMA)首度在一個年輕恆星周圍的原行星盤(protoplanetary disc)中,發現與生命築基有關的複雜有機分子,顯見宇宙中能孕育出類似地球與所在的太陽系的環境並不是獨一無二的。

Artist impression of the protoplanetary disc surrounding the you

這個年輕的恆星編號為MWC 480,年齡僅約100萬歲,與我們太陽步入中年的50億歲相較之下,簡直就像剛誕生的小娃娃一樣。這顆恆星位在金牛座恆星形成區(Taurus star-forming region),距離地球約455光年,質量大約為太陽的2倍。它周圍的塵埃盤是新近才從又冷又暗的塵埃氣體雲凝聚而成,從ALMA觀測資料中還看不出有行星正在形成的訊息,不過應該與以前曾研究過的金牛座HL星處在類似的年齡階段,且有著類似的結構。(註:MWC是「威爾遜山B型與A型星表(Mount Wilson Catalog of B and A stars)」的縮寫,這些恆星的光譜有非常明亮的氫譜線。)

ALMA觀測發現MWC 480周圍的原行星盤中含有大量的氰甲烷(或稱乙氰或乙腈,methyl cyanide,CH3CN),數量多到足以將地球的海洋填平。氰甲烷是種複雜的碳基分子,和它的表親氰化氫(hydrogen cyanide,HCN)都曾在恆星新形成的原行星盤外圍寒冷區域中被發現過,天文學家們相信這個地方應該相當於太陽系的古柏帶(Kuiper Belt)所在之處,而太陽系的古柏帶是眾多冰質微行星(planetesimal)和彗星的家鄉。

彗星內部含有太陽系早期行星形成階段的原初物質。一般認為年輕地球上的水和有機分子是來自太陽系外圍的彗星和小行星帶來的,所以地球最初的生命必定有這些天體的參與。而藉由研究彗星和小行星,天文學家已知太陽系由中誕生的太陽星雲充滿了水和複雜有機分子。而MWC 480原行星盤中偵測到大量氰甲烷,顯示宇宙中也有其他地方類似太陽系誕生的化學環境;再進一步的暗示,就是:宇宙中除了地球或太陽系外,必定還有其他能形成生命發展條件的恆星星統,換言之,地球在宇宙中一點也不特別!

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天文學家已經知道那些低溫黑暗的星際雲中有時是非常有效的複雜有機分子製造廠,包括氰化物家族。氰化物,尤其是氰烷是非常重要的有機分子,因為它們含有碳-氮鍵結,是形成氨基酸的必備原料,而氨基酸又是建構蛋白質的基礎,而蛋白質正是生命建構的基石。

在此之前,天文學家還是沒搞清楚同樣的複雜有機分子一般形成後,是否能在新形成的太陽系的嚴酷環境下生存下來?因為,畢竟這些新恆星會發出能輕易摧毀化學鍵結的強烈輻射和震波。在ALMA的幫助下,天文學家終於有機會搞清楚了!這些複雜有機分子不僅能逃過新生恆星輻射和震波的摧殘,甚至還能繁衍得愈來愈茂盛。

重點是:ALMA偵測到的這些複雜有機分子的含量比在星際雲發現的還豐富許多,這讓天文學家們瞭解到原行星盤是合成複雜有機分子非常有效率的地方,在很短的時間內就可以形成大量複雜有機分子,使得形成的量超過被破壞的量,這才能在這些原行星盤中偵測到如此大量的複雜有機分子。此外,ALMA的觀測也發現這些複雜有機分子大多數聚集在離中央星約45~150億公里之處(相當於海王星軌道至朝銀心方向的太陽系邊界),這個距離雖然以太陽系的標準而言相當遠,但以質量約為太陽2倍的MWC 480而言,卻正好是它的彗星形成區。

由於這些行星系統還在持續演化,天文學家推測未來這些有機分子可能可以安穩的鎖在彗星和其他冰質天體中,並運送到能培植生命的環境中。

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資料來源:

本文轉載自網路天文館

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臺北天文館_96
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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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