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        身體內(nèi)的隱形時鐘

        2015-12-18 03:38:09
        科學(xué)啟蒙 2015年12期
        關(guān)鍵詞:小靈通生物體生物鐘

        “小粗心,你怎么一清早就哈欠打個不停???”周一早上,小好問關(guān)切地問旁邊的小粗心。

        “昨天睡得太晚了?!毙〈中囊贿吇卮鹨贿叴蛑贰?/p>

        小靈通說:“難怪生物鐘被擾亂了?!?/p>

        小粗心有些不以為然地說:“沒關(guān)系,等下再去補個回籠覺就行了?!?/p>

        “小粗心,放假也不能睡得太晚。你可別小看生物鐘,擾亂了它可能會導(dǎo)致很多不良后果哦!”奧秘精靈說,“看來有必要帶你們仔細了解一下生物鐘的相關(guān)知識了?!?/p>

        何為生物鐘

        “放假了晚睡還能引起疾病,不會吧?”小粗心半信半疑地問。

        “這個說來話長,咱們不妨先來搞清楚到底什么是生物鐘,它有什么作用和用途。在你們的印象里,生物鐘到底是指什么呢?”

        小靈通首先說:“生物鐘就是我們身體產(chǎn)生的一種生活‘慣性,比如晚上幾點睡覺,白天幾點睡醒等?!?img alt="" src="https://cimg.fx361.com/images/2017/03/10/kxqm201512kxqm20151204-1-l.jpg" style="">

        小好問:“我知道,其實動物也有生物鐘。在危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,因此當(dāng)?shù)厝司陀盟鼈兊慕新晛硗扑銜r間,稱為‘鳥鐘?!?/p>

        小粗心:“我叔叔經(jīng)常出國,每次出國回來都說生物鐘紊亂了,要倒時差,晚上睡不著,白天睡不醒?!?/p>

        【關(guān)主釋答】

        你們所說的是生物鐘的部分內(nèi)容,不太全面。

        總的來說,生物鐘又稱生理鐘。它是生物體內(nèi)的一種無形的“時鐘”,實際上是生物體生命活動的內(nèi)在節(jié)律,它是由生物體內(nèi)的時間結(jié)構(gòu)序所決定的。生物鐘對于休息和活動有很強的驅(qū)動作用。通常來說,人體生物鐘與當(dāng)?shù)貢r間是同步的。夜間,你會感覺疲憊;早晨,你會感到精力充沛。當(dāng)你的生物鐘與你所處環(huán)境不同步時,你就能感覺到時差;這會同時對你的生理機能和新陳代謝產(chǎn)生影響。就像小粗心的叔叔那樣,如果從東半球飛到了西半球,時差顛倒,在最初的幾天里會出現(xiàn)晚上睡不著、白天睡不醒的狀態(tài)。

        除了人類有自己的生物鐘,自然界的眾多生物也有其生物鐘。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(dāng)?shù)鼐用穹Q其為“活樹鐘”;在非洲的密林里有一種報時蟲,它每過一小時就變換一種顏色,在那里生活的家家戶戶把這種小蟲捉回家,觀察它變色以推算時間,這種小蟲被稱為“蟲鐘”。

        生物鐘如何形成

        奧秘精靈進一步解釋說:“為了適應(yīng)地球自轉(zhuǎn)引起的晝夜改變,尤其是光線強度和溫度,地球生物會通過生物鐘調(diào)控自己的活動,大多數(shù)生物的生物鐘周期與地球自轉(zhuǎn)周期相符,大約是24小時。那么,這個周期到底是怎樣決定并執(zhí)行下來的呢?”

        小粗心:“那還不是在日復(fù)一日的生活中形成的,習(xí)慣成自然嘛?!?/p>

        小靈通:“我認為是大腦中的某個區(qū)域記錄下了我們的生活習(xí)慣,并在相應(yīng)的時間對我們的身體發(fā)出指令?!?/p>

        小好問:“是地球氣候、溫度,包括日升日落等外部環(huán)境對我們產(chǎn)生了影響,而我們的身體從中找到了自身的規(guī)律,并加以延續(xù)?!?/p>

        【關(guān)主釋答】

        雖然你們的解釋各不相同,但都指出了生物鐘周期的形成過程。那么影響和控制生物鐘的關(guān)鍵到底在何處?

        傳統(tǒng)的觀點認為,生物鐘應(yīng)該存在于大腦中,但對于具體位置的說法又各不相同。有人認為生物鐘的確切位置在下丘腦前端,視交叉上核內(nèi),該核通過視網(wǎng)膜感受外界的光與暗,使之和體內(nèi)的時鐘保持同一節(jié)奏;也有人認為,生物鐘與體內(nèi)的褪黑素有關(guān),由于褪黑素是松果腺所分泌,因此生物鐘也應(yīng)該位于松果體上。

        后來產(chǎn)生了外界信息所導(dǎo)致的外源說、生物體內(nèi)在因素決定的內(nèi)源說和生物體與環(huán)境相互作用的綜合說等。外源說認為,某些復(fù)雜的宇宙信息是控制生命節(jié)律現(xiàn)象的動因,如電場變化、地磁變化、重力場變化、宇宙射線等引起了人的生命節(jié)律的周期性。內(nèi)源說認為,生物鐘純粹是由人體自身內(nèi)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,如地球自轉(zhuǎn)方向相反,仍然有相似的節(jié)律。人在恒溫和與外界隔絕的地下,也表現(xiàn)出近似于24小時的節(jié)律。綜合說則是人體與環(huán)境相互作用的理論。

        最近有科學(xué)家首次在原子水平上證明,我們體內(nèi)的DNA及其附帶的蛋白小分子可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)控產(chǎn)生24小時節(jié)律。

        關(guān)于生物鐘的科學(xué)運用

        “人體大約有10%的基因?qū)儆谏镧娀?,這些基因會產(chǎn)生某種振蕩規(guī)律,并且不同時段振蕩幅度不一樣,當(dāng)達到最大振幅時,也就是其精神狀態(tài)運作最佳的時刻,也是最合適我們做事的時刻?!眾W秘精靈看了一眼小粗心說,“科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)某一種生物鐘基因就是跟心血管功能有關(guān)的基因。所以,擾亂生物鐘真正可怕的結(jié)果是會讓人產(chǎn)生一些可怕的疾病,比如糖尿病、高血壓、心臟病,甚至癌癥等?!?/p>

        “后果這么嚴重?”一旁的小粗心震驚了。

        小好問說:“那咱們以后還是別晚睡晚起了?!?/p>

        “其實,科學(xué)家還利用生物鐘進行了一些有益的嘗試和實驗。你們覺得生物鐘能用來進行哪些改造呢?”

        小靈通回答:“可以通過基因改造,讓人形成穩(wěn)定的生物鐘?!?/p>

        小好問接著說:“沒錯,把一些夜貓子變成早睡早起的人,預(yù)防某些疾病的發(fā)生?!?/p>

        小粗心:“制造更多能報時的動植物!”

        【關(guān)主釋答】

        哈哈,你們的想法真是有意思??茖W(xué)家所進行的實驗其實跟你們的想法有些類似,美國科學(xué)家就將生物鐘所具有的節(jié)律性第一次實現(xiàn)了“移植”,讓原本沒有“時間觀念”的生物從此有了新的“計時器”。比如細菌,細菌活動沒有明顯的時間性,但研究人員把一種生物鐘插入到大腸桿菌中,讓它們也有了一天24小時的活動規(guī)律。將來這種微生物計時器可能用在生物計算機中,或用來開發(fā)幫人們克服時差的益生菌。

        其實呢,具備生物鐘的生物就好像體內(nèi)有一塊無形的“時鐘”,讓這些生物體存在天然的節(jié)律性。這些節(jié)律讓生命活動發(fā)生改變,并依照制度維持著特定的狀態(tài)。一方面,我們應(yīng)當(dāng)遵循自身的生物鐘來生活。另一方面,我們可以大膽預(yù)測,隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展,當(dāng)生物鐘“移植”技術(shù)得以普及,在實現(xiàn)了任意安置的同時,還功能可控,那么未來不僅是微生物,甚至任何一種生物都有可能被這種“時鐘”操控。這并非癡人說夢,科學(xué)的世界里沒有不可能!

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