生物钟之谜

原标题：生物钟之谜

2014年巴西世界杯酣战半月有余，连续熬夜的球迷们有点“顶唔顺”了，白天犯困迷糊，晚上精神抖擞，“我的生物钟紊乱了！”问题是，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？中山大学有个生物昼夜节律实验室，专门研究生物钟，让领衔的中山大学生命科学学院郭金虎教授帮我们解开生物钟谜团吧。

生物钟在哪里视交叉上核是“司令部”

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。中山大学生命科学院教授郭金虎说，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。在人类当中，生物钟大概调节基因组约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？与大众以为生物钟只是一个“虚指”的词不同，在人体内，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，存在一个人体内的核心生物钟，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(佛教把它称为“第三眼”)。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。”郭金虎介绍，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

在自然界根本活不下去

生物钟之父ColinPittendrigh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。郭金虎说，如果在正常的自然界，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

你的思考力可能下降

郭金虎介绍，如果主生物钟与外周组织的生物钟不同步，机体就会出现健康问题。最常见的时差，是生物钟短暂被打乱的显著现象之一。人们穿越时空旅行，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，这就是你晕乎乎的根本原因。

科学家克旺伍克·乔2000年时，对至少5年飞行经验女乘务员的神经系统及学习能力进行了研究，发现那些频繁往返于几个时区的空乘人员思考能力下降了。乔解释：“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(cor-tisol)水平明显要高，可的松水平高和认知缺陷有关。”

郭金虎提醒，球迷熬夜看球，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很广泛。”

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。“女性长期开着灯睡觉，患乳腺癌的可能性也会增加，这些都已经有科学验证了。”

调节生物钟有什么招

靠光线，还有褪黑激素

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

“比如说我把你送到美国去，如果不能重新设置的话，在美国你永远都不可能呆习惯。”郭金虎说，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。郭金虎介绍，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。而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。

研究之用 提高宇航员效率

郭金虎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。郭金虎说，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。

未解之谜

为什么随着年纪变大，老年人的睡眠会自动调节为七八点睡觉，六七点醒来？

生物钟的振幅变动，与人体衰老的过程之间，存在怎样的联系？

为什么有些人“天生”就是“百灵鸟型”，或者是“猫头鹰型”，在他们体内生物钟的基因表达有怎样的不同…………

采写：南都记者 贺蓓 实习生 吴舒雅