生物圈二號，一場意外的代謝實驗

我最近在看一本書，叫做《逆齡密碼》（英文叫做《The Age Code》），裡面提到了一個很有趣的實驗，今天整理出來跟大家分享。

門診裡，我常被問到斷食或熱量限制會不會對身體造成負擔。巧的是，三十幾年前就有一場真實世界的熱量限制實驗，受試者不是老鼠，是八個活生生的人，而且他們是自願把自己關進一座密封玻璃建築裡，整整兩年。這個實驗叫做生物圈二號（Biosphere 2），1991年9月26日，四男四女走進美國亞利桑那州一座佔地3.15英畝、完全密封的巨大玻璃溫室，裡面有熱帶雨林、珊瑚礁海洋、沙漠，還有他們自己種的農地，目標是模擬人類未來移居外太空時，要怎麼在一個完全自給自足的生態系統裡活下去。

沒想到，實驗才進行到一半，裡面的氧氣就開始大量消失。根據2012年發表在《Extreme Physiology & Medicine》的分析，生物圈二號內的氧氣濃度，在16個月內從20.9%掉到14.2%，逼近高山症好發的缺氧水準，工作人員最後不得不從外面灌入氧氣才撐過去。原因追查出來很有意思：生物圈二號為了種出夠吃的糧食，刻意用了大量富含有機質的肥沃土壤，結果土壤裡的微生物開始大量分解有機質，呼吸作用消耗掉大量氧氣、產生大量二氧化碳；更麻煩的是，這些二氧化碳又跟建築結構用的混凝土發生化學反應，被鎖進去變成碳酸鈣，等於氧氣用掉了，二氧化碳也躲起來不出來補給植物，整個系統的氣體循環直接卡死。

氧氣危機只是生物圈二號最廣為人知的「失敗」，真正讓代謝研究者感興趣的，是這八個人在裡面吃了什麼。因為沒有外部食物補給，他們只能吃自己種的作物，根據1992年發表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》的報告，這群人平均每天攝取的熱量只有1780大卡，脂肪只佔總熱量的10%，而且幾乎全是未加工的全食物。換算成現代的說法，這就是一場被迫執行、長達兩年、極度嚴格的熱量限制（Caloric Restriction）實驗，而且沒有人能作弊多吃一口。

結果這場「意外的實驗」，留下了一批非常罕見的人體數據。同一篇研究顯示，這八個人在六個月內，男性體重從74公斤降到62公斤，女性從61公斤降到54公斤；血壓從平均109/74 mmHg降到89/58 mmHg；總膽固醇從191 mg/dl降到123 mg/dl，降幅達36%；空腹血糖從92 mg/dl降到74 mg/dl；白血球數目也從6.7降到4.7（x10⁹/L）。這些數字如果出現在門診的檢驗報告上，我會直接跟病人說：你的代謝風險大幅下降了。有趣的是，男性的三酸甘油酯從139降到96 mg/dl，但女性反而從78上升到114 mg/dl，顯示熱量限制對不同性別的脂肪代謝影響並不完全相同，這點在後來的人體研究裡也持續被討論。

不過，這不代表熱量限制是沒有代價的免費午餐。2020年一篇發表在《Ageing Research Reviews》、整理歷年人體熱量限制研究的綜述指出，長期嚴格限制熱量，身體會啟動代謝適應（Metabolic Adaptation）：基礎代謝率往下調整、活動量也會不自覺跟著降低，等於身體學會了用更少的能量維持生命。這也是為什麼很多嚴格節食的人，一旦恢復正常飲食，體重反彈的速度往往比預期更快，因為被壓低的代謝率，不會馬上跟著恢復正常飲食的量一起回升。

生物圈二號常被講成一場失敗的實驗，玻璃建築的工程設計確實出了大包，但從代謝健康的角度看，它反而意外證明了一件我在門診一直強調的事：身體對熱量和食物品質的反應，比我們想像中誠實得多。那八個人不是刻意要減肥或抗老，他們只是被迫吃得少、吃得乾淨，結果血壓、血糖、膽固醇全部跟著往健康的方向移動。這給我們的啟發不是叫大家去把自己關進玻璃房，而是提醒我們：與其追求某種神奇配方，不如先把熱量攝取和食物品質這兩件最基本的事做對，身體給的回饋，通常比我們以為的要快，也要大。

（本文由我規劃架構與觀點，並協同 AI 校正與潤飾語句）