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？你知道怎么調節生物鐘嗎？這些有關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，人體內確實存在某種神秘的“機關”——生物鐘，在操縱人的各種節律性行為。生物鐘大概調節基因組中約10%的基因表達，通過調節這些基因的表達，可以進一步調節生物的生理和行為的節律，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，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，生物節律才終于消失。

研究發現，下丘腦內的視交叉上核部位，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、器官里生物鐘起協調作用。

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，從而對生物鐘起設定作用。它負責體內各個細胞生物鐘協調，通過神經和內分泌系統對不同組織之間的生物鐘進行協調。只有眼睛能感受光線，體內肝臟、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節體系當中，發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，都是適應地球自轉的結果。”生物必須適應環境才能生存和演化，地球的自轉造成光線、溫度、磁場等的晝夜節律周期性變化，這也是地球上各種生物都具有晝夜節律的最根本原因。

研究發現，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，你會發現一個月后突變藍藻在培養液里基本消失了，因為這些藍藻的節律無法適應24小時的晝夜更替環境，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。手術后，這個病人的體溫、睡眠-覺醒的晝夜節律特性就消失了。

節律的異常或喪失會使人無法適應正常的社會生活。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，顯然無法與多數人的作息規律銜接。

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量產生顯著影響。

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，身體就會出現健康問題。最常見的時差現象，是生物鐘短暫被打亂的顯著現象之一。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定，但身體其他組織的生物鐘需要好幾天的時間才能調整過來。

2000年，科學家克旺伍克·喬對有至少5年飛行經驗的女乘務員的神經系統及學習能力進行研究，發現那些頻繁往返于幾個時區的空乘人員思考能力發生下降。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。”

因此，球迷在熬夜看球時，晚睡晚起不按規律作息，身體會出現異樣，這也是生物鐘被輕微打亂的表現。如果只是幾天的作息不規律，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。

怎樣調節生物鐘

所有的鐘表都可以調整時間，生物鐘也是如此，這歸功于生物鐘的可設置性這一特點。比如，光照作為輸入信號可以調節和重新設置生物鐘的節律。

要對付短暫的生物鐘變化，比如時差反應，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，以提前適應新時區的光線接觸，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，調節人體晝夜節律生物鐘。褪黑激素是松果腺分泌的一種天然荷爾蒙，對于驅動哺乳動物的光周期反應至關重要。研究發現，使用褪黑激素可以緩和各種晝夜節律紊亂，只要使用時間得當，可以讓飛行時差的不適緩解一半，且跨越時區越多效果越明顯。不過，在科學界，目前關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銜的生物晝夜節律實驗室，目前承擔國家973課題“近地軌道飛行條件下人的生物節律的變化規律及機制研究”、科技部重大研究計劃“生物鐘在生殖系統與發育中調節的機制”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律。由于條件限制，目前國際上就人類在太空生物鐘節律變化的研究非常有限，在太空當中，由于環境特殊，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，這些數據將有望被應用，以尋找對抗和治療方法，提高人類在太空的健康狀況，提高作業效率。

（來源：《南方都市報》 責任編輯/剡鵬英）