他在研究我們身體里的“鐘”

我們每個人的身體里，都有一個神奇的“鐘”。它的產(chǎn)生和地球的運轉(zhuǎn)有關(guān)，我們身體中大約10%的基因也都和它有關(guān)，它控制著我們每天的活動與行為，督促我們到點吃飯按時睡覺，還影響著我們的身體健康，像是肥胖、糖尿病、高血壓甚至癌癥，都和它有著千絲萬縷的聯(lián)系。

這個神奇的“鐘”，就是我們常說的“生物鐘”。聽，你的身體里有沒有這種“鐘表”發(fā)出的滴答聲，它又會告訴我們什么呢？南京師范大學(xué)劉暢教授將為我們講述生物鐘的種種故事。

Q：生物鐘居然和我們有那么大的關(guān)系，那究竟什么是生物鐘，它是怎么形成的？我們的身體里面又為什么會有生物鐘存在呢？

我們的身體內(nèi)存在一套無形的時鐘，它控制著我們每天的活動與行為，而這種行為又有著某種周期性，比如早上7點人自然而然就會醒來，晚上10點人就容易犯困，中午12點的時候肚子會餓得咕咕叫，這種規(guī)律我們就稱之為生物鐘。

生物鐘的規(guī)律周期有的是一天，有的是一周，還有的是一個月甚至一年，比如女性一個月來一次例假就是月周期，一些動物要冬眠，就是年周期。

生物鐘的產(chǎn)生和地球的運轉(zhuǎn)有關(guān)，地球已經(jīng)演化了幾十億年，它圍繞太陽公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，于是就有了白天與黑夜、潮漲與潮落、春夏與秋冬等規(guī)律性變化。而生活在地球上的生物，也跟隨地球的周期運動產(chǎn)生了相應(yīng)的節(jié)律，也就是生物鐘機制。比如人類產(chǎn)生了白天活動晚上睡覺的晝夜節(jié)律，有些動物產(chǎn)生了冬眠的節(jié)律，植物也產(chǎn)生了在不同季節(jié)開花結(jié)果的節(jié)律。

所以生物鐘不僅僅只有人才有，地球上的生物基本都受到生物鐘的控制。

地球上物種豐富，但大多數(shù)生物的生物鐘都是受到光照影響。每天當(dāng)?shù)谝豢|陽光照射到地球上，地球上的動植物就會感知到，從而開始新的一天，人類也不例外。從之前的研究表明看，人類一天的活動和光線的照射是密不可分的。當(dāng)光線通過眼睛等器官被我們感知后，我們的身體就開始變得活躍起來。

有一個特別的現(xiàn)象可以說明問題，當(dāng)人體還處于胎兒時期，雖然這時胎兒已經(jīng)具備生物鐘基因，但這些基因基本上是不工作的。當(dāng)嬰兒出生后，這些基因就開始“忙碌”起來，自然而然地就讓人產(chǎn)生生物鐘規(guī)律。這就是光線對生物鐘的影響，因為胎兒在母親肚子里是難以感覺到光線的，被黑暗籠罩，而一旦出生，有了光線的刺激，白天黑夜的概念就產(chǎn)生了，各種生物鐘基因也就開始發(fā)揮作用了。

Q：您說人的活動是受光線影響，但為什么有的動物是晚上才出來活動呢？比如貓頭鷹等。

每一種生物形成的生物鐘會有所不同，這跟后天的生活習(xí)性和環(huán)境適應(yīng)能力有關(guān)，比如貓頭鷹、蝙蝠、老鼠等，它們喜歡晚上出來活動，白天睡覺。這是因為它們根據(jù)長期的生活經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，到了晚上，它們不容易被天敵發(fā)現(xiàn)，或者是更容易覓食，于是就養(yǎng)成了夜里出來活動的生物鐘規(guī)律。

有些動物會有冬眠的生物鐘規(guī)律，但人卻沒有，這也是后天環(huán)境導(dǎo)致。不同的生物在適應(yīng)環(huán)境的過程中，會產(chǎn)生不同的生物鐘規(guī)律，雖然表現(xiàn)的形式不一樣，但還是受到生物鐘的控制，只是控制它們行為的基因表達(dá)會有所不同。

生物鐘的形成是物種進化幾億年的結(jié)果，因此如果輕易去打亂這種進化結(jié)果，最后受害的還是自己。

Q：您說我們的身體都會受到生物鐘基因的控制，那這些基因是怎么控制我們的？

在我們的人體中，大約有10%的基因?qū)儆谏镧娀颉＿@些基因會產(chǎn)生某種振蕩規(guī)律，它們在不同時段產(chǎn)生的振蕩幅度是不一樣的，有的基因是白天振蕩得特別厲害，有的卻是晚上振幅比較大，但基本上會有一個24小時左右的周期性。有趣的是，當(dāng)它們振幅最大的時候，也就是它們運作最佳的時刻，也是我們做某件事情最好的時刻。

比如當(dāng)控制吃飯時間的生物鐘基因振蕩幅度最大時，那表現(xiàn)出來的現(xiàn)象或許就是肚子“咕咕”叫，就是提醒你該吃飯了，如果我們這時候去吃飯，營養(yǎng)是最容易被吸收的。而當(dāng)控制睡眠的生物鐘基因振蕩幅度最大時，表現(xiàn)出來的現(xiàn)象或許就是不停打哈欠，那就是提醒你該睡覺了，這時趕緊去睡覺才是最佳選擇。

如果我們不遵循它們的指令去做事，那結(jié)果可就不太妙了。比如控制吃飯時間的基因正處于振蕩幅度最小的階段時，它的工作效率非常低，但你卻非要在這個時期去吃東西，那吃下去的食物就很難被消化吸收，長此以往，你就會變成個胖墩兒。同樣，如果控制睡覺時間的基因已經(jīng)振蕩得特別厲害了，不?！按叽佟蹦闼X，可你偏不睡，硬撐著，等它振蕩得不厲害的時候你再去睡，那想睡也睡不著了。這樣就惡性循環(huán)，導(dǎo)致睡眠不足，你就會變成“熊貓眼”。

Q：最近，您的課題組有一個新發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)梭w中有種基因，既調(diào)節(jié)著生物鐘，同時又控制著心血管是否會產(chǎn)生病變，如果這種基因的表達(dá)出現(xiàn)問題，那就意味著血管產(chǎn)生病變了。也就是說，我們得不得心血管疾病，很大程度上是被這個生物鐘基因左右的。您能詳細(xì)解釋一下這種生物鐘基因嗎？它會對人體造成什么影響？

這次發(fā)現(xiàn)的生物鐘基因跟心血管功能有關(guān)，叫做Smarcd1基因。這種基因控制著血管中平滑肌細(xì)胞的功能，平滑肌細(xì)胞是我們血管的重要組成部分，血管中的收縮、代謝等功能主要就是通過平滑肌層實現(xiàn)。如果平滑肌功能不正常，就容易導(dǎo)致血管內(nèi)壁出現(xiàn)斑塊，而斑塊累積多了，就會形成血管堵塞，從而出現(xiàn)腦梗、心梗等疾病。很多高血壓患者就是因為血管中的平滑肌功能不正常，才會得病的。

如果Smarcd1基因出現(xiàn)問題，基因振蕩幅度就會變小，也就是工作效率變低了，從而導(dǎo)致平滑肌生理功能異常，進而導(dǎo)致心血管疾病。而Smarcd1基因為什么會出現(xiàn)問題，就是因為吃得不規(guī)律，并且吃得太油。所以，按時吃飯非常重要，現(xiàn)代人有一個很不好的習(xí)慣，就是吃夜宵，此時已經(jīng)不是消化系統(tǒng)工作的時候了，還要硬給消化系統(tǒng)增添負(fù)擔(dān)，這就很容易導(dǎo)致疾病。

Q：聽說癌癥也和生物鐘有關(guān)，那么癌癥的發(fā)生和哪些生物鐘基因有關(guān)呢？

癌癥的產(chǎn)生和所有生物鐘基因都可能有關(guān)系。癌癥是疾病變得嚴(yán)重后容易誘發(fā)的，生病意味著生物鐘基因發(fā)生紊亂了，無法正常運行，那就給癌細(xì)胞以可乘之機。

Q：既然我們已經(jīng)知道了生物鐘基因和人體健康的關(guān)系，那是否可以這樣說，只要搞清楚了哪種基因控制哪種疾病，就可以解決所有疾病了？

理論上是這樣，但要實現(xiàn)這個夢想?yún)s不是一朝一夕的事。首先人體的基因有那么多，生物鐘基因雖然只有10%左右，但也是個龐大的數(shù)目。而且，生物鐘基因的工作機制非常復(fù)雜，它們并不是簡單地一對一工作，即一個基因就只負(fù)責(zé)控制一種行為，而是相互作用、協(xié)同作戰(zhàn)的，是一種模糊的、混沌的行為。

這些基因相互之間形成了一個龐大的網(wǎng)絡(luò)，每一個基因的上下都是一個網(wǎng)絡(luò)，即控制這個基因的上級是一個團體，而這個基因也能同時對多個下級發(fā)布命令，但它控制的下級同時也可能受到其他基因的控制。這樣就能確保哪個基因都不能“獨斷專行”，如果其中一個有問題，還有其他線路可以工作。而且有時候一個基因下達(dá)某個命令，經(jīng)過一圈的循環(huán)后，最后作用的對象可能就是它自己。生物學(xué)上稱這種現(xiàn)象為“自反饋”，而這個環(huán)路又叫“自反饋調(diào)節(jié)環(huán)路”。上升到哲學(xué)觀點，就是“我施恩于你，其實在回報我自己”。

這樣一種調(diào)節(jié)機制是最有效率、最有彈性而且是最民主的，對大家都有好處。但對研究人員來說就比較麻煩了，因為要理清它們之間的關(guān)系和循環(huán)機制就變得非常復(fù)雜。因此要想把生物鐘與人體健康之間的關(guān)系確切整理清楚，還有很長一段路要走。

每天早上，當(dāng)你的眼睛微微睜開的時候，光線投射到你的眼中，你的神經(jīng)系統(tǒng)開始刺激你體內(nèi)的生物鐘做出各種反應(yīng)。但是據(jù)法國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，生物鐘只在某些特定時刻對光線敏感，比如早上日出或晚間日落的時刻。