生物鐘之謎

文- 賀 蓓 吳舒雅

生物鐘之謎

文- 賀 蓓 吳舒雅

2014年巴西世界杯期間，連續(xù)熬夜的球迷們有點“頂不住”了，白天犯困迷糊，晚上精神抖擻，“我的生物鐘紊亂了！”不少人會發(fā)出這樣的感嘆。那么，你知道你的生物鐘長在哪里嗎？你知道沒有生物鐘會有什么后果嗎？你知道怎么調(diào)節(jié)生物鐘嗎？這些有關(guān)生物鐘的問題及其答案，知曉的人卻是非常之少。

生物鐘在哪里

天一亮就醒、季節(jié)一到就遷徙……身體仿佛被鐘表指揮，人類與動物會在某一特定時刻進行某種特定的活動。研究顯示，人體內(nèi)確實存在某種神秘的“機關(guān)”——生物鐘，在操縱人的各種節(jié)律性行為。生物鐘大概調(diào)節(jié)基因組中約10%的基因表達，通過調(diào)節(jié)這些基因的表達，可以進一步調(diào)節(jié)生物的生理和行為的節(jié)律，包括睡眠、體溫、血壓、心率、激素分泌、代謝、肌力、學習和記憶、操作能力、警覺度等。

生物鐘在哪里？與大眾認為生物鐘只是一個“虛指”的詞不同，在生物體內(nèi)，存在著一個個實實在在的“時鐘”。為了尋找這個時鐘，科學家們剝離了老鼠的腎上腺、性腺、腦垂體、甲狀腺、松果腺和胰腺，或者施以電休克，甚至還用酒灌醉了它。手段用盡，老鼠的節(jié)律性仍未被顛覆。直到切除位于老鼠下丘腦的視交叉上核，生物節(jié)律才終于消失。

研究發(fā)現(xiàn)，下丘腦內(nèi)的視交叉上核部位，存在一個核心生物鐘，起著控制時間秩序的主導作用，對全身不同組織、器官里生物鐘起協(xié)調(diào)作用。

視交叉上核究竟在哪里呢？想像在你的大腦里有一根線從鼻梁通到頭骨底部，再想象有另一根線從雙眼出來，并在其后約兩厘米處穿過頭骨。視交叉上核就位于這個交叉點上，這個不到3立方毫米的細胞組織被稱為“頭腦時鐘”。

人的主生物鐘可以感受光線的刺激，從而對生物鐘起設(shè)定作用。它負責體內(nèi)各個細胞生物鐘協(xié)調(diào)，通過神經(jīng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)對不同組織之間的生物鐘進行協(xié)調(diào)。只有眼睛能感受光線，體內(nèi)肝臟、皮膚、心臟都沒有感光細胞，見不到光，因此視交叉上核在生物鐘調(diào)節(jié)體系當中，發(fā)揮著類似司令部的重要作用。

沒了生物鐘會怎樣

“生物鐘之父”Colin Pittendrigh說過：“一切人類的行為，都是適應(yīng)地球自轉(zhuǎn)的結(jié)果?！鄙锉仨氝m應(yīng)環(huán)境才能生存和演化，地球的自轉(zhuǎn)造成光線、溫度、磁場等的晝夜節(jié)律周期性變化，這也是地球上各種生物都具有晝夜節(jié)律的最根本原因。

研究發(fā)現(xiàn)，突變藍藻的生物鐘基因使藍藻的生物鐘周期顯著長于或短于24小時，把它與正常藍藻等比例混合培養(yǎng)，你會發(fā)現(xiàn)一個月后突變藍藻在培養(yǎng)液里基本消失了，因為這些藍藻的節(jié)律無法適應(yīng)24小時的晝夜更替環(huán)境，生存競爭力降低了。

生物鐘對于人類同樣非常重要，曾有病人因患腦瘤接受手術(shù)切除，在切除腫瘤組織的同時，也切除了一塊視交叉上核組織，也就是說，破壞了這個病人的主生物鐘。手術(shù)后，這個病人的體溫、睡眠-覺醒的晝夜節(jié)律特性就消失了。

節(jié)律的異常或喪失會使人無法適應(yīng)正常的社會生活。比如，有一種遺傳性疾病叫家族性睡眠相位提前綜合征，患者生物鐘相位與正常人相比顯著提前，他們每天晚上7點左右就要入睡，而每天清晨3點左右就會醒來。這種病人，顯然無法與多數(shù)人的作息規(guī)律銜接。

你也許想象不到生物鐘徹底破壞后的后果。專家指出，如果在正常的自然界，生物鐘被徹底破壞后，動物根本活不下去。如美洲的黑脈金斑蝶，生物鐘對長途遷徙的方向定位具有重要意義。如果破壞了生物鐘，它們將無法正確判斷遷飛的方向。對于植物而言，生物鐘的紊亂也會對作物的產(chǎn)量產(chǎn)生顯著影響。

生物鐘亂了有什么后果

如果人體的主生物鐘與外周組織的生物鐘不同步，身體就會出現(xiàn)健康問題。最常見的時差現(xiàn)象，是生物鐘短暫被打亂的顯著現(xiàn)象之一。人們在長途旅行時，主生物鐘很容易接受光線刺激而重新設(shè)定，但身體其他組織的生物鐘需要好幾天的時間才能調(diào)整過來。

2000年，科學家克旺伍克·喬對有至少5年飛行經(jīng)驗的女乘務(wù)員的神經(jīng)系統(tǒng)及學習能力進行研究，發(fā)現(xiàn)那些頻繁往返于幾個時區(qū)的空乘人員思考能力發(fā)生下降。喬解釋說：“和那些短途航班空乘人員相比，不斷遭受時差反應(yīng)的空乘人員的‘可的松’水平明顯要高，‘可的松’水平高和認知缺陷有關(guān)?！?/p>

因此，球迷在熬夜看球時，晚睡晚起不按規(guī)律作息，身體會出現(xiàn)異樣，這也是生物鐘被輕微打亂的表現(xiàn)。如果只是幾天的作息不規(guī)律，對身體沒有太大影響。因為即使是普通人，受工作/休息時間的影響每個星期的周末2天也都是遲睡晚起的。但如果長期黑白顛倒，作息規(guī)律紊亂，對身體健康就會有很大的損害——生物鐘紊亂不會讓你突然一下子死掉，它的損害是慢慢累積的，并且對機體和健康的影響十分廣泛。

研究已經(jīng)證明，輪班、倒班、夜班等長期的生物鐘紊亂，人體的免疫力、代謝能力等會降低，可能導致肥胖，罹患心臟病、糖尿病、腫瘤等風險都將顯著增加。

怎樣調(diào)節(jié)生物鐘

所有的鐘表都可以調(diào)整時間，生物鐘也是如此，這歸功于生物鐘的可設(shè)置性這一特點。比如，光照作為輸入信號可以調(diào)節(jié)和重新設(shè)置生物鐘的節(jié)律。

要對付短暫的生物鐘變化，比如時差反應(yīng)，你可以嘗試在飛行白天戴一個眼罩，或者在飛行的夜晚減少睡眠，以提前適應(yīng)新時區(qū)的光線接觸，總之沿著正確方向“撥動”你的生物鐘。

對于世界杯期間日夜顛倒產(chǎn)生睡眠障礙的球迷，睡眠專家的建議是多曬陽光。因為光線可以作為一種治療手段，調(diào)整飛行時差、輪班時差及各種睡眠紊亂的影響。

此外，褪黑激素也可以作為一種化學療法，調(diào)節(jié)人體晝夜節(jié)律生物鐘。褪黑激素是松果腺分泌的一種天然荷爾蒙，對于驅(qū)動哺乳動物的光周期反應(yīng)至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，使用褪黑激素可以緩和各種晝夜節(jié)律紊亂，只要使用時間得當，可以讓飛行時差的不適緩解一半，且跨越時區(qū)越多效果越明顯。不過，在科學界，目前關(guān)于褪黑激素信號本身如何被解碼，尚不清楚。而且長期使用褪黑激素有何后果，也缺乏相關(guān)研究。

生物鐘研究可提高宇航員效率

中山大學生命科學學院郭金虎教授領(lǐng)銜的生物晝夜節(jié)律實驗室，目前承擔國家973課題“近地軌道飛行條件下人的生物節(jié)律的變化規(guī)律及機制研究”、科技部重大研究計劃“生物鐘在生殖系統(tǒng)與發(fā)育中調(diào)節(jié)的機制”子課題等科研項目。

在973課題研究中，他們把測量生物節(jié)律的儀器搭載“神舟10號”飛船前往太空，以觀察在太空里人體生物鐘的變化規(guī)律。由于條件限制，目前國際上就人類在太空生物鐘節(jié)律變化的研究非常有限，在太空當中，由于環(huán)境特殊，宇航員一旦犯錯可能會造成巨大甚至是無法挽回的影響。未來，這些數(shù)據(jù)將有望被應(yīng)用，以尋找對抗和治療方法，提高人類在太空的健康狀況，提高作業(yè)效率。

（來源：《南方都市報》 責任編輯/剡鵬英）