萬有自然力：結合全球最新科學實證，牛津教授的自然處方箋，照顧我們的身心健康
理解香氣來源與化學構成
要真正理解大自然，尤其是植物氣味對健康的全面影響，還需要兩個關鍵步驟：第一，釐清構成植物氣味的化學成分；第二，找出是否有科學證據證明嗅聞這些氣味對健康有益—如果有，又是哪些植物的氣味最有效？
如果你問別人植物的香氣來自哪個部位，多數人可能會回答：花朵。這個說法不假。許多花朵的花冠部位確實具有專門產生香味的結構，有些甚至在花瓣組織中就含有香氣細胞。當你用手指輕輕揉壓某些玫瑰品種的花瓣（例如豐花玫瑰［oribunda roses］），那股迷人的香氣會立刻撲鼻而來，香味的來源於是變得不言而喻。但比較少人知道，香氣細胞其實也存在於樹葉、針葉、葉毛、樹皮，甚至某些樹木的莖幹中。舉例來說，乳香和沒藥是古埃及人最早使用的香料之一，它們香甜的氣味來自於一種黏稠汁液乾燥後形成的硬塊樹脂。這些樹脂其實是由某些木本樹種和灌木的莖部中、專門分泌香氣的細胞所產生的。當樹幹因砍伐或遭受啃食而出現機械性損傷時，這些樹液便會被釋放出來，用以保護傷口不受進一步感染或腐敗。
植物所散發的氣味，其實來自一類碳基化合物，稱為「揮發性有機化合物」（volatile organic compounds），以氣態雲霧的形式從植物中釋放出來，在室溫下極易蒸發。目前，科學家已經從大約九十個不同植物科的各類物種中，識別出超過一千七百種揮發性有機化合物。
植物的氣味通常是由多種不同的化合物組成的，大多數常見植物的香氣包含二十到六十種成分不等。這也意味著，如果完全不同的植物含有濃度相近的同類化合物，聞起來就會有類似的氣味。舉例來說，一種名為香豆素的揮發性有機化合物，是黃花茅、零陵香豆和黃香草木樨的主要氣味成分，因此這三種植物都散發出近似的香氣。
這些有機碳基化合物會形成長度、形狀與複雜程度各異的碳鏈，當它們以氣體形式從植物中釋放出來時，便會產生氣味。舉例來說，人們常用「清新」或「青草味」來形容剛修剪過的草坪所散發的氣息，這主要來自一類結構簡單的直鏈醇類（alcohols）與醛類（aldehydes）化合物，也就是所謂的「綠葉揮發物」（green-leaf volatiles）。
我們日常接觸到的大多數植物氣味，其結構比綠葉揮發物複雜得多，是由纏繞扭曲的碳鏈組成，並含有多種不同的化學成分。其中一類具有這種獨特結構的揮發性有機化合物稱為「萜烯」（terpenes），依據所含碳原子的數量，又可進一步分類，例如包含十五個碳原子的稱為「倍半萜烯」。
萜烯類與許多我們熟悉的氣味息息相關，其中有一種氣味，我們幾乎每天都會聞到，卻可能從未特別留意，那就是「芳樟醇」。這種化合物存在於超過兩百種植物中，涵蓋了約五成的植物科別，由於帶有濃郁而甜美的花香，因此常被用於各種日常家用產品中，例如香皂、洗髮精和空氣芳香劑等等，也是許多香水的主要基調。
其他由萜烯產生的經典氣味還包括松木（α-蒎烯與ß-蒎烯）、柑橘（d-檸檬烯）、薰衣草（乙酸芳樟酯）、迷迭香（桉葉油醇）、薄荷（香芹酮）、玫瑰花瓣（玫瑰醚）、雪松、柏樹和杜松（雪松醇）等等。
那麼，當我們嗅聞這些不同的植物氣味時，究竟會發生什麼事？我們的身體會啟動哪些特定的機制與反應？又有哪些植物散發的混合香氣，已有穩固的科學證據證明，當我們聞到這些香氣時，有助於改善健康？
令我驚訝的是，至今經科學證實、能夠明確指出嗅聞特定植物揮發性有機化合物會產生特定效果的植物，其實還是相對有限的。接下來，我將概述幾項正在進行中的研究，並聚焦在我們日常生活中最常接觸的幾種氣味：針葉樹、柑橘類水果、香草植物（如薰衣草、迷迭香、薄荷）以及玫瑰。這四類植物目前應該累積了最多、也最具說服力的研究證據，指出當我們嗅聞它們的香氣時，有可能對健康產生實質的正面影響。我想，讀完這一章後，植物的氣味對你來說將不再只是「好聞」這麼簡單—你很可能會立刻去買一瓶擴香，開始研究香氛植物油，甚至覺得自己怎麼突然這麼常在切檸檬了。
針葉樹
無論是漫步在陰涼的松樹林間，還是聞到聖誕樹散發出的香氣，針葉樹帶來的，是植物界中最具辨識度、也最令人著迷的氣味之一。事實上，它們也是地球上最古老的樹木家族之一。
針葉樹最早出現在約三億一千萬年前的化石紀錄中，至今仍有八種不同的針葉樹科別存在。針葉樹是一個極為多樣的樹種群，生長在全球各種不同的環境中，其中最常見的是松科，有大約兩百三十二個不同的種類，分布也最廣泛。松科樹木幾乎遍布世界各大洲，唯一例外是南極洲—不過有趣的是，大約六千萬年前，當南極洲尚未被冰雪覆蓋時，松科樹木也曾在那片大陸上占據主導地位。這個科別中的知名樹種包括冷杉、雲杉、松樹和落葉松。
區分松科植物的特徵有很多，其中最明顯的包括簡潔的針狀葉，而與本章最相關的特徵，則是許多松科植物會釋放出由一組特別能產生香氣的單萜烯（monoterpenes）構成的氣味，包括蒎烯（α-蒎烯和ß-蒎烯）和檸檬烯（d-檸檬烯）。正是這些單萜烯分子存在於空氣中，使我們穿行於針葉林中，或甚至接觸松木家具時，能夠嗅到那股獨特且熟悉的芳香。一如其他天然香氣，這種氣味也常被用來為肥皂、浴室清潔劑等居家用品增添迷人的清新氣息。
在自然環境中，蒎烯會被大量釋放，甚至用肉眼就可以看到它的存在。這是因為蒎烯與陽光和臭氧反應，當陽光照射在松樹和雲杉森林時，樹林上方常會形成一層霧靄。
關於嗅聞這些化合物可能對我們生理和心理健康產生重要影響的線索，最早出現在一九九○年代與森林浴相關的研究中，相關實驗顯示，花時間待在針葉林中能為健康帶來許多益處，包括改善心血管功能、增強免疫力、降低發炎指數、改善情緒狀態和心態。然而，眾多森林浴實驗都存在一個共同點，就是很難將氣味的作用跟森林環境中的其他因素（如植被結構、顏色和聲音）區分開來。
為了探究這個問題，科學家開始在臨床環境中展開一系列的實驗，先是之前執行森林浴實驗的同一批科學家，隨後來自東南亞、美國和英國的其他實驗室也加入研究。在臨床環境中進行實驗的一大優勢，在於可以有效控制其他影響因素，如視覺、聲音等等。
其中最簡單的一項研究，是二○一六年千葉大學的池井晴美（Harumi Ikei）教授及其同事完成的。他們設計了一個實驗，將ß-蒎烯和α-蒎烯透過漏斗釋放到參與者的鼻子附近，持續九十秒，同時測量一系列生理和心理參數。隨後，他們重複進行相同的實驗，但這次的空氣中並未含有剛剛那些化合物。為了避免順序效應，嗅聞氣味的順序也有所調換—一些參與者先聞有氣味的空氣，再聞無氣味的空氣，另一些則相反。研究人員透過心率變異度來評估這兩種氣味對參與者神經系統的影響，並要求參與者主觀評估自身情緒和焦慮程度的變化。
研究結果顯示，就算只嗅聞含有α-蒎烯的空氣九十秒，也能產生非常顯著的效果，包括副交感神經心率變異度增加（這通常是放鬆時的生理表現），心跳率則會降低。兩種測量結果都顯示，嗅聞含有α-蒎烯的空氣能夠迅速誘發生理上的放鬆反應。此外，參與者也表示，聞到注入α-蒎烯的空氣後，他們感覺更舒適，焦慮感也減少了。
雖然實驗室環境得出的研究結果非常有趣，也具有重要的意義，但真正的問題是，當我們置身於戶外環境中，比如在森林中散步時，吸入周圍空氣中的化合物，是否也能獲得相同的健康益處？另外，更多的氣味是否等於更多的益處？如果這些化合物的濃度增加，是否會帶來更顯著的健康效益？我特別對這個問題感興趣，因為森林中不同樹木的組合以及季節變化所帶來的空氣溫度變化，讓我們常常置身於一個變化多端的氣味景觀中。下次當你在森林中散步時，停下來仔細聞一聞周圍空氣的氣味，就會發現我所說的微妙差異。即使是在同一片森林中，也會有細微的變化。如果我們真心希望設計出能夠促進健康和幸福感的森林，理解這些氣味景觀將變得至關重要。
當我讀到南韓建國大學（Konkuk University）在二○一九年所做的研究時，感到非常驚喜。研究團隊試圖檢視參與者對空氣中不同濃度的單萜烯（如α-蒎烯、β-蒎烯和d-檸檬烯）的反應，這些單萜烯是自然存在於森林周圍空氣中的。團隊選擇了四種不同濃度的氣味，當我們在房間或森林中聞到這些味道時，通常會將其描述為「松香味」。接著，研究團隊測量了這些氣味對參與者腦波活動和心率變異度的影響，同時還設計了一份問卷，讓參與者自我評估情緒變化。
出爐的結果很有意思。α腦波活動和空氣中揮發性有機化合物的濃度之間，呈現顯著的正向線性關係，表示空氣中這些化合物的濃度增加時，參與者的α波也變得更加活躍，呈現愈來愈放鬆的狀態。同時，透過心率變異度偵測到的壓力程度，與α-蒎烯、β-蒎烯和d-檸檬烯的濃度之間，呈現明顯的負向線性關係。也就是說，空氣中的香氣濃度愈高，人感受到的壓力就愈少—至少在這個實驗是如此。空氣中這些化合物的濃度愈高，似乎也代表人愈能感受到心理幸福感：當空氣中的化合物濃度最低時，百分之四十四的參與者表示他們感覺舒適；當濃度增加到能夠明顯聞到濃郁松香味的程度時，感到舒適的比例上升到了百分之九十三。
不過，這項實驗的最後一點觀察，以及其他類似研究的發現，並非毫無爭議。有人質疑，參與者所表現出的心理反應，或許與他們對這些氣味的過往經驗、既定印象或主觀偏好有關。我們又怎能確定，人們在聞到某些氣味時感到放鬆，是不是因為我們將這些氣味與過去的正向記憶產生了連結，而非完全出自氣味本身所引發的生理效應？
要解答這個問題，必須找尋對這些氣味沒有任何既定經驗的參與者來進行實驗。聽起來好像很難做到—後來終於有兩位科學家想出了巧妙的點子，他們打算將這些氣味用在嬰兒身上，看看效果會如何。十七名年齡介於一個月到三個半月的嬰兒，在母親的首肯下「自願」參與這個實驗，每個嬰兒會分別在三種不同氣味的空氣中待上兩分鐘。第一種含有α-蒎烯，第二種是d-檸檬烯，第三種則什麼氣味都沒有，以作為對照組。研究人員在每個階段測量嬰兒的心跳率，以此作為壓力程度的指標。結果非常顯而易見：當嬰兒吸入含有d-檸檬烯的空氣時，心跳率明顯下降，表示他們變得更加放鬆。相較之下，對照組（無氣味的空氣）沒有產生這種反應，出人意料的是，α-蒎烯的氣味也沒有效果。從嬰兒對d-檸檬烯的放鬆反應，顯示這種反應很可能是與生俱來的，與先前經驗的影響無關。至於為什麼α-蒎烯沒有引發類似的反應，目前仍是個謎。一種可能的解釋是，嬰兒的嗅覺系統尚未完全發育，因此對某些氣味的敏感度可能與成人不同。這個問題確實值得進一步研究。
從這些不同研究可以歸納出一個明確的訊息：我們應該更常走進松樹林散步—或者至少多聞聞松香精油和松木香皂。這麼做會讓我們感到更平靜、更放鬆。事實上，科學也的確可以測量到我們本能感受到的放鬆和減壓反應。
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雖然促進放鬆對我們的身心健康很重要，但當我們聞到另一類針葉樹的氣味時，體內可能還會發生另一種更加深遠的變化，這個科別就是柏科，其中又以柏樹與杜松最為關鍵。
柏樹和杜松等樹木所釋放出的木質與辛香氣味，是來自於一類稱為「倍半萜」（sesquiterpenoids）的大型類萜（terpenoid）分子。這些分子由十五個碳原子組成，因此揮發速度相對較慢，不過也正因如此，它們的氣味能在空氣中和我們的鼻腔內停留得更久。柏樹與杜松的氣味主要來自一組特定的倍半萜，包括ß-杜松烯（β-cadinene）和雪松醇（cedrol），同時也含有一定濃度的單萜烯類化合物，例如α-蒎烯、β-蒎烯和d-檸檬烯等等。
多項重要的臨床實驗已證實，吸入這類化合物會觸發本能性的神經反應，不僅顯著降低心率和唾液中的壓力荷爾蒙，還會改變大腦活動，產生明確的生理放鬆效果。這樣的變化本身就有深遠的意義。不過，我發現嗅聞這類樹木的氣味還有一個特別值得提的好處，那就是一定會增加我們血液中自然殺手細胞（natural killer cells）的含量。自然殺手細胞在對抗病毒感染與清除癌細胞的過程中扮演關鍵角色。毫無疑問，如果有一種簡單、自然的方式能夠促進它們的活性，那確實值得我們深入探究。
自然殺手細胞是一種「淋巴球」，能主動尋找並摧毀特定惡性細胞，包括腫瘤細胞與受到病毒感染的細胞。它們的武器是抗癌蛋白質，如穿孔素（perforin）和顆粒酶（granzyme），這些蛋白質會誘導目標細胞進入細胞凋亡的過程。
細胞凋亡是一種自然發生的過程，涉及一連串分子步驟，透過一連串分子機制，使目標細胞自行死亡。日本醫科大學（Nippon Medical School）的李卿博士曾率領團隊進行一項極具代表性的研究：參與者連續三晚入住一間瀰漫著日本扁柏香氣的飯店房間，結果尿液中的腎上腺素濃度顯著下降，血液中的自然殺手細胞數量則大幅增加。
既然自然殺手細胞對人體健康以及我們自身對抗癌症和病毒的能力如此關鍵，因此當我聽說日本醫科大學的這個實驗發表後，十年間竟然少有後續研究繼續探詢植物在這方面的潛力，實在令人意外。也許這項研究被忽略了，或是在「萬物基因組化」的時代，醫學研究者對於看起來過於「基本」的植物化合物興趣缺缺。原因我不敢斷言。不過值得注意的是，近年開始陸續有研究接續這個主題，其中一項是二○一八年發表在《腫瘤標靶》醫學期刊（Oncotarget）的一項研究，這本期刊專門關注腫瘤學和癌症研究。這些研究發現，很可能會讓我們都迫不及待想奔向柏樹森林—或至少讓家中瀰漫一點那樣的香氣。
臺灣大學實驗林的曹崇銘研究員與其團隊，曾探討吸入日本柳杉氣味對健康的潛在益處。他們聚焦於兩種與這類氣味互動的情境：其一是長期居住在這些樹種分布的森林周邊，每天自然吸入這類氣味；其二則是人在柏樹林中短暫散步時，可能出現的生理變化。研究團隊首先分析了九十名長期居住在森林環境中的大學教職員血液樣本，檢測其中的自然殺手細胞濃度，然後將他們的血液與另外一百一十位教職員的血液進行比較，這一百一十人都居住在遠離森林的都市地區。接下來，研究團隊又針對二十五位參加五天四夜溪頭實驗林之旅的受試者，分析他們的血液與心血管健康狀況。溪頭實驗林中分布大量日本柳杉，因此林間空氣中雪松醇等揮發性有機化合物的濃度相當高。
兩組參與者的血液數據都揭示了極具意義的發現。首先，針對居住在森林附近的第一組參與者，他們血液中的自然殺手細胞比例明顯高於居住在城市地區者，尤其是那些患有高血糖症的超重男性，差異更加顯著。研究人員據此初步推論：對於具備某些心血管風險因子的族群，若其居住地靠近釋放揮發性有機化合物的森林，可能有助於增強其免疫反應。參加五天四夜森林之旅的人，其自然殺手細胞的活化程度顯著提升，更令人注目的是，這種提升狀態在旅程結束後仍可維持至少七天。
這些發現與其他相關研究一致清楚指出：吸入柏科植物的氣味可以增強我們的免疫系統，具體表現在自然殺手細胞數量的提升上。特別值得注意的是，這些影響不僅立竿見影，還會持續數天，甚至可能帶來長達數年的健康益處。