“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、生理鐘或晝夜節律，指的是生物體保持生理、行為及形態結構等隨時間呈現出周期變化的能力。這種節奏通常以晝夜（約24小時）為周期。從細菌到人類，生物鐘普遍存在于生物體內，是生命的基本特征之一。

18世紀，法國的一位天文學家注意到，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境中，發現即使沒有太陽照射，含羞草的葉子依然能規律地張合，這就是植物的生物鐘。

2017年，美國的3位遺傳學家從果蠅體內分離出一種基因，該基因可以對細胞中的一種蛋白質進行編碼，以晝夜節律對其進行凝聚和水解，生物鐘就是靠著這種機制影響多細胞生物。他們因此獲得了諾貝爾生理學或醫學獎。

葉片張合的含羞草

那么，我們的生物鐘在身體的哪個部位？它是由哪些細胞控制的？

大腦內的“指揮家”

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

?纖毛柱狀上皮細胞，可形成胃、腸、輸卵管、子宮、脊髓中央管、鼻子、耳朵和味蕾的內膜

在我們的大腦中，有一處名為“視交叉”的地方，它是雙側眼球后的視神經纖維，延伸進顱后交叉形成的結構。在視交叉的上方，有一個小的圓形核團，被稱為“視交叉上核”，它就是我們身體內生物鐘的“指揮家”。2023年，中國科學家發現，每個視交叉上核神經元的細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，神經元就是靠它們實現同頻共振的。

由生物鐘奏響的“交響樂”

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

?中央生物鐘（大腦區域）與存在外周生物鐘的其他神經和體液系統

不僅如此，視交叉上核作為中央生物鐘，將晝夜節律信號上傳到多個睡眠-覺醒腦區以及其他器官、系統。外周生物鐘（人體其他部位調節晝夜節律的神經和體液系統）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，維持我們的規律作息。

人體的晝夜節律與環境光暗循環相適應，不僅關系到我們的大腦，還關系到體內的各個器官和組織。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！

（責任編輯 / 牛一名? 美術編輯 / 周游）