“嘀嗒”作响的人体时钟

宋添力

万千生命的“闹钟”

生物钟，又称近日生物钟、生理钟或昼夜节律，指的是生物体保持生理、行为及形态结构等随时间呈现出周期变化的能力。这种节奏通常以昼夜（约24小时）为周期。从细菌到人类，生物钟普遍存在于生物体内，是生命的基本特征之一。

18世纪，法国的一位天文学家注意到，含羞草会在白天向太阳打开叶子，到了夜晚又会将其合拢。他好奇地将含羞草放入黑暗的环境中，发现即使没有太阳照射，含羞草的叶子依然能规律地张合，这就是植物的生物钟。

2017年，美国的3位遗传学家从果蝇体内分离出一种基因，该基因可以对细胞中的一种蛋白质进行编码，以昼夜节律对其进行凝聚和水解，生物钟就是靠着这种机制影响多细胞生物。他们因此获得了诺贝尔生理学或医学奖。

叶片张合的含羞草

那么，我们的生物钟在身体的哪个部位？它是由哪些细胞控制的？

大脑内的“指挥家”

纤毛，是一种从真核细胞表面延伸出来的细胞器，包括动纤毛与不动纤毛（又称初级纤毛）两类。动纤毛具有规律性摆动能力，能使细胞微环境中的液体定向流动，或其表面的物质定向运动。例如，人类呼吸道内的纤毛会不断定向摆动，从而排出我们吸入的灰尘和细菌。这些“废料”到达咽喉时，会刺激那里的局部神经，让喉咙发痒和咳嗽。不动纤毛则主要作为感觉性细胞器，参与细胞多种重要信号的转导。

 纖毛柱状上皮细胞，可形成胃、肠、输卵管、子宫、脊髓中央管、鼻子、耳朵和味蕾的内膜

在我们的大脑中，有一处名为“视交叉”的地方，它是双侧眼球后的视神经纤维，延伸进颅后交叉形成的结构。在视交叉的上方，有一个小的圆形核团，被称为“视交叉上核”，它就是我们身体内生物钟的“指挥家”。2023年，中国科学家发现，每个视交叉上核神经元的细胞膜上都有一根初级纤毛，它就像一根天线，每24小时伸缩一次，将信号传递给大脑的其他部位，神经元就是靠它们实现同频共振的。

由生物钟奏响的“交响乐”

视交叉上核可以从视网膜上的内在光敏感视神经节细胞（视网膜上一种对光敏感的细胞）中接收信号、捕捉信息。在纤毛的帮助下，“指挥官”——视交叉上核发出指令，开始让细胞分泌生物钟蛋白质。这些蛋白质就像沙子，用12小时来把机体节律这个“瓶子”装满。随后，“指挥官”又将瓶子倒置，让这些蛋白质慢慢“流”光，这个过程同样需要12小时。

 中央生物钟（大脑区域）与存在外周生物钟的其他神经和体液系统

不仅如此，视交叉上核作为中央生物钟，将昼夜节律信号上传到多个睡眠-觉醒脑区以及其他器官、系统。外周生物钟（人体其他部位调节昼夜节律的神经和体液系统）接收到信号，便可以和中央生物钟保持同步。人体生物钟不断循环，维持我们的规律作息。

人体的昼夜节律与环境光暗循环相适应，不仅关系到我们的大脑，还关系到体内的各个器官和组织。生物钟紊乱会对激素、胰岛素、血糖、消化道菌群等造成影响，为了我们的身体健康，不要熬夜哟！

（责任编辑 / 牛一名  美术编辑 / 周游）