“嘀嗒”作響的人體時鐘

宋添力

萬千生命的“鬧鐘”

生物鐘，又稱近日生物鐘、生理鐘或晝夜節(jié)律，指的是生物體保持生理、行為及形態(tài)結(jié)構(gòu)等隨時間呈現(xiàn)出周期變化的能力。這種節(jié)奏通常以晝夜（約24小時）為周期。從細(xì)菌到人類，生物鐘普遍存在于生物體內(nèi)，是生命的基本特征之一。

18世紀(jì)，法國的一位天文學(xué)家注意到，含羞草會在白天向太陽打開葉子，到了夜晚又會將其合攏。他好奇地將含羞草放入黑暗的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)即使沒有太陽照射，含羞草的葉子依然能規(guī)律地張合，這就是植物的生物鐘。

2017年，美國的3位遺傳學(xué)家從果蠅體內(nèi)分離出一種基因，該基因可以對細(xì)胞中的一種蛋白質(zhì)進(jìn)行編碼，以晝夜節(jié)律對其進(jìn)行凝聚和水解，生物鐘就是靠著這種機(jī)制影響多細(xì)胞生物。他們因此獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

葉片張合的含羞草

那么，我們的生物鐘在身體的哪個部位？它是由哪些細(xì)胞控制的？

大腦內(nèi)的“指揮家”

纖毛，是一種從真核細(xì)胞表面延伸出來的細(xì)胞器，包括動纖毛與不動纖毛（又稱初級纖毛）兩類。動纖毛具有規(guī)律性擺動能力，能使細(xì)胞微環(huán)境中的液體定向流動，或其表面的物質(zhì)定向運動。例如，人類呼吸道內(nèi)的纖毛會不斷定向擺動，從而排出我們吸入的灰塵和細(xì)菌。這些“廢料”到達(dá)咽喉時，會刺激那里的局部神經(jīng)，讓喉嚨發(fā)癢和咳嗽。不動纖毛則主要作為感覺性細(xì)胞器，參與細(xì)胞多種重要信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)。

?纖毛柱狀上皮細(xì)胞，可形成胃、腸、輸卵管、子宮、脊髓中央管、鼻子、耳朵和味蕾的內(nèi)膜

在我們的大腦中，有一處名為“視交叉”的地方，它是雙側(cè)眼球后的視神經(jīng)纖維，延伸進(jìn)顱后交叉形成的結(jié)構(gòu)。在視交叉的上方，有一個小的圓形核團(tuán)，被稱為“視交叉上核”，它就是我們身體內(nèi)生物鐘的“指揮家”。2023年，中國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，每個視交叉上核神經(jīng)元的細(xì)胞膜上都有一根初級纖毛，它就像一根天線，每24小時伸縮一次，將信號傳遞給大腦的其他部位，神經(jīng)元就是靠它們實現(xiàn)同頻共振的。

由生物鐘奏響的“交響樂”

視交叉上核可以從視網(wǎng)膜上的內(nèi)在光敏感視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（視網(wǎng)膜上一種對光敏感的細(xì)胞）中接收信號、捕捉信息。在纖毛的幫助下，“指揮官”——視交叉上核發(fā)出指令，開始讓細(xì)胞分泌生物鐘蛋白質(zhì)。這些蛋白質(zhì)就像沙子，用12小時來把機(jī)體節(jié)律這個“瓶子”裝滿。隨后，“指揮官”又將瓶子倒置，讓這些蛋白質(zhì)慢慢“流”光，這個過程同樣需要12小時。

?中央生物鐘（大腦區(qū)域）與存在外周生物鐘的其他神經(jīng)和體液系統(tǒng)

不僅如此，視交叉上核作為中央生物鐘，將晝夜節(jié)律信號上傳到多個睡眠-覺醒腦區(qū)以及其他器官、系統(tǒng)。外周生物鐘（人體其他部位調(diào)節(jié)晝夜節(jié)律的神經(jīng)和體液系統(tǒng)）接收到信號，便可以和中央生物鐘保持同步。人體生物鐘不斷循環(huán)，維持我們的規(guī)律作息。

人體的晝夜節(jié)律與環(huán)境光暗循環(huán)相適應(yīng)，不僅關(guān)系到我們的大腦，還關(guān)系到體內(nèi)的各個器官和組織。生物鐘紊亂會對激素、胰島素、血糖、消化道菌群等造成影響，為了我們的身體健康，不要熬夜喲！

（責(zé)任編輯 / 牛一名? 美術(shù)編輯 / 周游）