人类晚上出现倦意，猫头鹰昼伏夜出，牵牛花在凌晨4点开花……生命的过程是复杂的，也是奇妙的，其无时无刻不在演奏着周而复始的“生物节律交响乐”。这个美妙的“旋律”就是人们所说的生物钟。生物钟是如何形成的?它对生物有何意义？让我们一起走近神秘的生物钟。
发现：生物都有生物钟
几百年来，人们观测到植物在白天会打开它们的叶片，在夜晚会将之闭合，并总结是阳光的照射造成了这一行为。直到1729年，一位天文学家发现，即使将含羞草放在持续黑暗的环境中，其叶片依然保持有节奏的开合。似乎植物有一个内在的“时钟”，使之按固有节奏与外界的昼夜变化同步。
而人类的身体里，也存在着一个“时钟”。法国科学家米歇尔·西弗尔曾钻入深深的洞穴，居住了两个月。在此期间，他定期与地面上的人保持通信，告知他们自己何时清醒又何时入睡。实验结果显示，人体内确实有一个自行运转的生物钟，大约每24小时，西弗尔就会自发入眠和清醒。
生物钟以24小时为周期，这个数字会让人马上想到地球自转引起的昼夜节律。从事疾病与生物钟调控机制研究的孙中生表示：“在生命起源进化过程中，太阳系中的生物体构成的24小时生命节律，是一种与环境达到最佳平衡的适应机制。”
自主运行的生物钟对生物的生存有何意义？简单来说，通过产生内在的信号节律，生物钟能协调生物各项生命活动，使之与外界环境的变化相协调。这就好比在车水马龙的十字路口安装了自动化的信号灯，通过发送周期性信号，来保证道路畅通。更为重要的是，生物钟的自主性使生物能利用昼夜节律的稳定性，来预测下一刻会发生的环境变化，未雨绸缪。
而生物钟又是可调节的。虽然昼夜节律具有稳定的周期，但地球上除赤道外，其他地区的昼夜长之比都在随季节而变化。因此，生物必须不断根据外界信号，对生物钟进行校正。想象一下，如果生物钟不可调整，时差错乱将会给长途旅行者造成怎样无穷无尽的烦恼。
原理：生物钟运转的秘密
人体负责调控生物钟的“主钟”位于下丘脑视交叉上核，其感知接收光信号后，通过神经内分泌系统向外周生物钟（“子钟”）传递信息。如同生活中的机械钟是通过钟摆的来回摆动让时钟运行一样，生物钟也需要通过核心元件的循环变化来维持时钟运行。这个核心元件就是Per基因、Tim基因和DBT基因等节律基因。它们在我们体内精细地工作着，相互钳制，此消彼长，最终形成了人体24小时生物节律。
发现节律基因秘密的三位科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨，获得了2017年诺贝尔生理学或医学奖。而他们和节律基因的故事，还要从30多年前说起。
当时，杰弗里·霍尔曾研究过一个奇怪的早睡早起家族。这个家族成员总在凌晨三四点起床，晚上六七点睡觉。这和大部分人的生活习惯大不相同。他发现，这种独特的生活习惯，缘于家族成员身上一种名为“Per2”的基因发生了突变。如果把这种突变基因转给小鼠，小鼠同样会早睡早起。
有关睡眠的奇妙故事还没完。迈克尔·罗斯巴什曾研究过一些罕见病例：几十年间，各国医生发现了一些“睡不着觉家族”，这些家族的人得了怪病，至少三四十年都没好好睡过觉。他发现，这些罕见病人的大脑下丘脑、杏仁核等区域，存在着控制节律的基因突变或紊乱的情况。
另一位获奖者迈克尔·杨，在2015年的一项研究中发现，由于熬夜缺乏睡眠，人的神经突触部分被星形胶质细胞大量吞噬。简单来说，熬夜将造成大脑开始吞噬自己的情况。他还发现，调节节律的关键基因失效后，会促使肿瘤发生。
因为这三位科学家极有创意的发现，昼夜节律学已发展成为一个涉及面广且动态发展的学科领域。
警醒：调整好自己的生物钟
为什么越来越多的人喜欢睡懒觉？科学家研究发现，主要原因或许既不是缺觉也不是激素，罪魁祸首可能是人造灯光。
电子屏幕及LED灯发出的蓝光，对生物钟干扰尤其严重。如果整天坐在电子屏幕前，晚上灯光又那么亮，人更容易感到疲倦。
生物钟是在生物几百万年乃至上千万年的进化中，宇宙的自然节律在生物体基因上刻下的深深烙印。研究生物钟的意义，不仅是简单弄清为什么人到了晚上会困，生物钟其实有更广泛的应用。人类激素的释放、人体各项机能的调节等，都和生物节律密切相关。例如我们的体温会随着生物钟而改变，基于此，科学家们慢慢摸索出如何才能让运动员的身体进入最佳状态。
随着分子生物学技术的飞速发展，各项技术被越来越多地用于生物钟现象的研究。此外，航天技术的发展使得人类可以屏蔽地球上昼夜节律的影响，在太空环境中进行生物钟研究。目前，生物钟的运行机制已成为生命科学领域一个非常活跃的研究热点，预计将催生出一个又一个新的发现。
而生物钟的重要作用，也给我们以警示。长时间灯光照射、熬夜、借饮品提神……现代人的很多行为与体内固有节律背道而驰。生物钟紊乱与精神疾病紧密相关，它还会导致肥胖、糖尿病、高血压等内分泌代谢疾病，乃至肿瘤的发生。所以，顺应自然界昼夜变化，按时吃饭、按时睡觉，在正确的时间做正确的事，才是健康生活的应有方式。
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