生物钟之谜

文- 贺 蓓 吴舒雅

生物钟之谜

文- 贺 蓓 吴舒雅

2014年巴西世界杯期间，连续熬夜的球迷们有点“顶不住”了，白天犯困迷糊，晚上精神抖擞，“我的生物钟紊乱了！”不少人会发出这样的感叹。那么，你知道你的生物钟长在哪里吗？你知道没有生物钟会有什么后果吗？你知道怎么调节生物钟吗？这些有关生物钟的问题及其答案，知晓的人却是非常之少。

生物钟在哪里

天一亮就醒、季节一到就迁徙……身体仿佛被钟表指挥，人类与动物会在某一特定时刻进行某种特定的活动。研究显示，人体内确实存在某种神秘的“机关”——生物钟，在操纵人的各种节律性行为。生物钟大概调节基因组中约10%的基因表达，通过调节这些基因的表达，可以进一步调节生物的生理和行为的节律，包括睡眠、体温、血压、心率、激素分泌、代谢、肌力、学习和记忆、操作能力、警觉度等。

生物钟在哪里？与大众认为生物钟只是一个“虚指”的词不同，在生物体内，存在着一个个实实在在的“时钟”。为了寻找这个时钟，科学家们剥离了老鼠的肾上腺、性腺、脑垂体、甲状腺、松果腺和胰腺，或者施以电休克，甚至还用酒灌醉了它。手段用尽，老鼠的节律性仍未被颠覆。直到切除位于老鼠下丘脑的视交叉上核，生物节律才终于消失。

研究发现，下丘脑内的视交叉上核部位，存在一个核心生物钟，起着控制时间秩序的主导作用，对全身不同组织、器官里生物钟起协调作用。

视交叉上核究竟在哪里呢？想像在你的大脑里有一根线从鼻梁通到头骨底部，再想象有另一根线从双眼出来，并在其后约两厘米处穿过头骨。视交叉上核就位于这个交叉点上，这个不到3立方毫米的细胞组织被称为“头脑时钟”。

人的主生物钟可以感受光线的刺激，从而对生物钟起设定作用。它负责体内各个细胞生物钟协调，通过神经和内分泌系统对不同组织之间的生物钟进行协调。只有眼睛能感受光线，体内肝脏、皮肤、心脏都没有感光细胞，见不到光，因此视交叉上核在生物钟调节体系当中，发挥着类似司令部的重要作用。

没了生物钟会怎样

“生物钟之父”Colin Pittendrigh说过：“一切人类的行为，都是适应地球自转的结果。”生物必须适应环境才能生存和演化，地球的自转造成光线、温度、磁场等的昼夜节律周期性变化，这也是地球上各种生物都具有昼夜节律的最根本原因。

研究发现，突变蓝藻的生物钟基因使蓝藻的生物钟周期显著长于或短于24小时，把它与正常蓝藻等比例混合培养，你会发现一个月后突变蓝藻在培养液里基本消失了，因为这些蓝藻的节律无法适应24小时的昼夜更替环境，生存竞争力降低了。

生物钟对于人类同样非常重要，曾有病人因患脑瘤接受手术切除，在切除肿瘤组织的同时，也切除了一块视交叉上核组织，也就是说，破坏了这个病人的主生物钟。手术后，这个病人的体温、睡眠-觉醒的昼夜节律特性就消失了。

节律的异常或丧失会使人无法适应正常的社会生活。比如，有一种遗传性疾病叫家族性睡眠相位提前综合征，患者生物钟相位与正常人相比显著提前，他们每天晚上7点左右就要入睡，而每天清晨3点左右就会醒来。这种病人，显然无法与多数人的作息规律衔接。

你也许想象不到生物钟彻底破坏后的后果。专家指出，如果在正常的自然界，生物钟被彻底破坏后，动物根本活不下去。如美洲的黑脉金斑蝶，生物钟对长途迁徙的方向定位具有重要意义。如果破坏了生物钟，它们将无法正确判断迁飞的方向。对于植物而言，生物钟的紊乱也会对作物的产量产生显著影响。

生物钟乱了有什么后果

如果人体的主生物钟与外周组织的生物钟不同步，身体就会出现健康问题。最常见的时差现象，是生物钟短暂被打乱的显著现象之一。人们在长途旅行时，主生物钟很容易接受光线刺激而重新设定，但身体其他组织的生物钟需要好几天的时间才能调整过来。

2000年，科学家克旺伍克·乔对有至少5年飞行经验的女乘务员的神经系统及学习能力进行研究，发现那些频繁往返于几个时区的空乘人员思考能力发生下降。乔解释说：“和那些短途航班空乘人员相比，不断遭受时差反应的空乘人员的‘可的松’水平明显要高，‘可的松’水平高和认知缺陷有关。”

因此，球迷在熬夜看球时，晚睡晚起不按规律作息，身体会出现异样，这也是生物钟被轻微打乱的表现。如果只是几天的作息不规律，对身体没有太大影响。因为即使是普通人，受工作/休息时间的影响每个星期的周末2天也都是迟睡晚起的。但如果长期黑白颠倒，作息规律紊乱，对身体健康就会有很大的损害——生物钟紊乱不会让你突然一下子死掉，它的损害是慢慢累积的，并且对机体和健康的影响十分广泛。

研究已经证明，轮班、倒班、夜班等长期的生物钟紊乱，人体的免疫力、代谢能力等会降低，可能导致肥胖，罹患心脏病、糖尿病、肿瘤等风险都将显著增加。

怎样调节生物钟

所有的钟表都可以调整时间，生物钟也是如此，这归功于生物钟的可设置性这一特点。比如，光照作为输入信号可以调节和重新设置生物钟的节律。

要对付短暂的生物钟变化，比如时差反应，你可以尝试在飞行白天戴一个眼罩，或者在飞行的夜晚减少睡眠，以提前适应新时区的光线接触，总之沿着正确方向“拨动”你的生物钟。

对于世界杯期间日夜颠倒产生睡眠障碍的球迷，睡眠专家的建议是多晒阳光。因为光线可以作为一种治疗手段，调整飞行时差、轮班时差及各种睡眠紊乱的影响。

此外，褪黑激素也可以作为一种化学疗法，调节人体昼夜节律生物钟。褪黑激素是松果腺分泌的一种天然荷尔蒙，对于驱动哺乳动物的光周期反应至关重要。研究发现，使用褪黑激素可以缓和各种昼夜节律紊乱，只要使用时间得当，可以让飞行时差的不适缓解一半，且跨越时区越多效果越明显。不过，在科学界，目前关于褪黑激素信号本身如何被解码，尚不清楚。而且长期使用褪黑激素有何后果，也缺乏相关研究。

生物钟研究可提高宇航员效率

中山大学生命科学学院郭金虎教授领衔的生物昼夜节律实验室，目前承担国家973课题“近地轨道飞行条件下人的生物节律的变化规律及机制研究”、科技部重大研究计划“生物钟在生殖系统与发育中调节的机制”子课题等科研项目。

在973课题研究中，他们把测量生物节律的仪器搭载“神舟10号”飞船前往太空，以观察在太空里人体生物钟的变化规律。由于条件限制，目前国际上就人类在太空生物钟节律变化的研究非常有限，在太空当中，由于环境特殊，宇航员一旦犯错可能会造成巨大甚至是无法挽回的影响。未来，这些数据将有望被应用，以寻找对抗和治疗方法，提高人类在太空的健康状况，提高作业效率。

（来源：《南方都市报》 责任编辑/剡鹏英）