檢視生物節律/時間生物學：撥動人體生物鐘的原始碼


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　　許多生物都存在著有趣的生物鐘現象。例如，在南美洲的瓜地馬拉有一種第納鳥，它每過30分鐘就會“嘰嘰喳喳”地叫上一陣子，而且誤差只有15秒，因此那裏的居民就用它們的叫聲來推算時間，稱為“鳥鐘”；在非洲的密林裏有一種報時蟲，它每過一小時就變換一種顏色，在那裏生活的家家戶戶就把這種小蟲捉回家，看它變色以推算時間，稱為“蟲鐘”。


　　在植物中也有類似的例子。在南非有一種大葉樹，它的葉子每隔兩小時就翻動一次，因此當地居民稱其為“活樹鐘”；在南美洲的阿根廷，有一種野花能報時，每到初夏晚上8點左右便紛紛開放，被稱為“花鐘”。


　　不僅如此，微小的細菌也知道時間。據美國最新的《自然》雜誌介紹，某些單細胞生物體內不僅存在生物鐘，而且這些生物鐘十分精確。


人體內的“隱性時鐘”


　　萬物之靈的人類，同樣受著生命節律的支配。什麼是人體生物鐘？有人把人體內的生物節律形象地比喻為“隱性時鐘”。科學家研究證實，每個人從他誕生之日直至生命終結，體內都存在著多種自然節律，如體力、智力、情緒、血壓、經期等，人們將這些自然節律稱作生物節律或生命節奏等。人體記憶體在一種決定人們睡眠和覺醒的生物種，生物鐘根據大腦的指令，調節全身各種器官以24小時為週期發揮作用。


　　早在19世紀末，科學家就注意到了生物體具有“生命節律”的現象。上世紀初，德國內科醫生威爾赫姆·弗裏斯和一位奧地利心理學家赫爾曼·斯瓦波達，他們通過長期的臨床觀察，揭開了其中的奧秘。原來，在病人的病症、情感以及行為的起伏中，存在著一個以23天為週期的體力盛衰和以28天為週期的情緒波動。大約過了20年，奧地利因斯布魯大學的阿爾弗雷特·泰爾其爾教授，在研究了數百名高中和大學學生的考試成績後，發現人的智力是以33天為波動週期的。於是，科學家們將體力、情緒與智力盛衰起伏的週期性節奏，繪製出了三條波浪形的人體生物節律曲線圖，被形象地喻為一曲優美的生命重奏。到了20世紀中葉，生物學家又根據生物體存在週期性迴圈節律活動的事實，創造了“生物鐘”一詞。


生物鐘：人的第三只眼


　　生物鐘的位置到底在何處？傳統的觀點認為，生物鐘應該存在於大腦中，但對於具體位置的說法卻又各不相同。有人認為，生物鐘的確切位置在下丘腦前端，視交叉上核內，該核通過視網膜感受外界的光與暗，使之和體內的時鐘保持同一節奏。也有人認為，生物鐘現象與體內的褪黑素有密切的關係，由於褪黑素是由松果腺所分泌，因此生物鐘也應該位於松果體上。


　　後來產生了外界資訊所導致的外源說、生物體內在因素決定的內源說和生物體與環境相互作用的綜合說等。


　　外源說認為，某些複雜的宇宙資訊是控制生命節律現象的動因。美國學者弗蘭克布朗博士認為，人類對廣泛的外界資訊，如電場變化、地磁變化、重力場變化、宇宙射線，其他行星運動週期、光的變化、月球引力等極為敏感，這些變化的週期性，引起了人的生命節律的週期性。


　　內源說認為，生命節律是由人體自身內在的因素決定的。對夜間活動的倉鼠的試驗表明，在外界條件變化的情況下，如在與地球自轉方向相反的條件下，仍然有相似的節律。人在恒溫和與外界隔絕的地下，也表現出近似於24小時的節律，因此，人的生命節律是由人自身的因素造成的。


　　綜合說是人體與環境相互作用的理論。


12個生物鐘基因：揭開生物鐘神秘面紗


　　據專家介紹，人類已經發現了12個與生物鐘相關的基因，生物鐘不但影響人的身心健康，而且可以在治療疾病中發揮重要的作用。


　　20世紀80年代，由於分子生物學的發展，生物鐘的研究取得了突破性的進展。1971年英國科學家在其研究的果蠅中發現了一隻特殊果蠅，它的生物鐘只有21小時。科學家花了14年時間，直到1985年才找到了引起這個果蠅生物鐘異常的基因。這就是人類第一次發現與生物鐘相關的基因，這個基因被命名為period———“週期”。科學家一直試圖克隆該基因在其他物種，尤其是哺乳動物的類似基因，但一直未能成功。1997年《細胞》雜誌上發表了一篇論文，科學家通過對上萬隻實驗鼠的研究，發現了一隻實驗鼠的生物鐘週期是27小時，並定位克隆了這個核酸發生變異的基因，命名為“時鐘”基因—ClockGene。


　　與此同時，孫中生博士等為了克隆乳腺癌基因，對17號染色體基因進行大規模的篩選。他們發現，其中有一個基因與果蠅的生物鐘基因“週期”呈現一定的序列類似性，因此假設該基因是果蠅“週期”在哺乳動物中具有同等功能的類似基因。通過動物實驗，他們發現“週期”基因有24小時表達節律，同時該基因的表達能隨光週期的改變而變化。這一發現因揭示了生物鐘的分子生物學基礎，被《科學》雜誌評為當年10大科技突破之一。


　　近年，國際上對時間生物學研究十分重視，提出了時間病理學、時間藥理學和時間治療學等概念，生物節律已成為研究臨床、預防及基礎醫學的一個重要學科。中科院計畫在我國建立一個具有國際水準的時間生物學研究基地，推廣時間生物學在我國醫學臨床的應用。
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