曹玲

2017年諾貝爾生理學和醫(yī)學獎授予了美國遺傳學家杰弗里·霍爾、邁克爾·羅斯巴什、邁克爾·楊，因為他們發(fā)現(xiàn)了晝夜節(jié)律的分子機制。所謂晝夜節(jié)律，也就是人們平常所說的生物鐘。

事實上，生物鐘是一門卉老的學問。1792年的一個傍晚，法國天文學家讓·雅克·德奧圖·德梅朗發(fā)現(xiàn)含羞草已經“睡覺”了——它的葉子合上了，而白天時它的葉子是張開的。他好奇如果含羞草持續(xù)處于黑暗環(huán)境中會產生什么變化，之后他發(fā)現(xiàn)，盡管沒有日光照射，含羞草的葉子每天仍然保持其正常的規(guī)律性變化。顯然植物“知道”太陽的位置，知道什么時候是白天，什么時候是黑夜。德梅朗是發(fā)現(xiàn)晝夜節(jié)律的第一人。

后來，其他科學家發(fā)現(xiàn)不只植物，動物也通過生物鐘幫助自身適應環(huán)境的日常變化。

令人驚訝的是，控制基因活性隨時間變化的信號并不一定來自大腦。如果把肝臟細胞養(yǎng)在培養(yǎng)皿中，它也會很快進入24小時節(jié)律?！叭梭w只有一個生物鐘”的概念已經成為過去時。目前的研究認為，人體中數(shù)以干計甚至百萬計的生物鐘，組成了一個復雜的網絡，它們獨立運行，但又相互通話、相互協(xié)調。

對于人類而言，生物鐘紊亂也會引發(fā)很多問題，最常見的就是倒時差。得過時差綜合征的人都知道想使生物鐘與頭腦達成一致有多痛苦。時差綜合征的一個癥狀是盡管非常疲憊，但晚上還是會失眠，此外還會導致注意力減退、協(xié)調能力變差、認知能力降低、情緒波動、胃口變差等問題。

地球上所有的生物，包括飛機發(fā)明以前的人類，根本沒有倒時差的問題，也就沒有進化出快速和大幅度校表的機制。而大型噴氣式客機的出現(xiàn)，使得人們從太平洋兩岸的上海飛到東岸的洛杉磯，只需要12個小時左右，時間“后退”16個小時。這樣在一天之內造成的時差不是任何生物鐘可以立即適應的。

現(xiàn)代生活方式很少能與我們的生物鐘保持一致。如今的社會中，對人體生物鐘產生最嚴重負面影響的就是倒班工作。倒班工作意味著：人們工作的時候，正是身體需要休息的時候;在大腦和眼睛希望處于黑暗的時候，它們卻被暴露在光線中;身體和大腦持續(xù)存在壓力，因此不得不依靠諸如咖啡之類的東兩來暫時緩解疲憊感。 持續(xù)幾十年的流行病學研究表明，從事倒班工作的人比從事傳統(tǒng)工作的人患病的概率更高，其他負面影響還包括睡眠障礙、抑郁、心臟病、消化系統(tǒng)疾病、糖尿病以及其他代謝類疾病。

此外，另有研究表明，如果人們在睡覺前服用降壓藥纈沙坦，比醒來時服用效果提高60%，還能降低糖尿病的發(fā)病風險。

時間是影響藥物效率的一個重要但被低估的因素，目前有一個新興的研究領域叫“時間治療學”。我們的細胞中存在著一種時鐘，調控著人體對藥物的新陳代謝，因此一些藥物適合在夜間給藥，一些適合在白天給藥。時間療法遵循患者的生理節(jié)律，從而減弱了治療的副作用，提高了患者的生活質量。

生物節(jié)律研究還包括太空里人體生物鐘的變化規(guī)律研究。比如國際空間站里的光照強度比白天地表的光照強度低很多，而光照強度對生物鐘會起到重要的調節(jié)作用。此外，重力的改變也會對生物鐘和睡眠產生影響。航天員還要執(zhí)行一些臨時性的突發(fā)任務，也會影響睡眠。這些都會使宇航員的反應能力和操作能力嚴重下降，從而降低工作效率，增加事故發(fā)生的風險。所以要實現(xiàn)人類的飛天夢，深入研究生物鐘的變化規(guī)律和調節(jié)機制具有重要的意義。