人体生物钟是怎么运作的? | 商业时报

在这个世界上,无论是人、动物还是植物,都有生物钟。这个神奇的”钟表”有时让人清醒,有时让人疲倦。那么,它究竟是怎样运行的?

欧盟议会周二(3月26日)投票决定,从2021年起废除冬令时和夏令时制度。这意味着,欧盟国家将告别冬夏一个小时的时间转换。对于一些人来说,这是一个好消息–再不用每年两次调整睡眠了;另一些人则从未体会到这一小时差异的影响。为什么会有这种差异?还是和每个人的生物钟有关。

2017年,诺贝尔生理学与医学奖被授予三位美国遗传学家,以表彰他们在昼夜节律控制机制方面的发现。而昼夜节律控制机制就是生物钟。当时,一些中国网友就对科学家们的发现进行了精辟总结:”好好睡觉,不要打乱生物钟!”

植物如何知道何时天亮、何时天黑的?

早在18世纪,科学家们就发现,植物是有生物钟的,这让它们白天叶子打开,晚上叶子合起来。即便是生长在黑不见光的环境下,植物仍会保持这个12小时昼开夜合的作息。当时人们还不知道这背后的原因。

到了上世纪70年代,以美国生物学家西摩·本泽(Seymour Benzer)为首的一批科学家,发现了果蝇身上的这种控制生物机体昼夜节律的基因。到了80年代,上文提到的那三位科学家–也就是2017年诺贝尔生理学与医学奖得主,成功地分离出该基因。他们的研究显示,这一基因会让一种蛋白质在夜晚时分在细胞内积累,并在白天再次慢慢分解。慕尼黑大学研究时间生物学的教授罗内伯格(Till Roenneberg)对媒体说,这三位科学家的发现显示了,”基因在调解生物钟”。

这种机制不仅适用于果蝇,也适用于人类和植物。机体因此”知道”,当这种蛋白质充足的时候,就是黑夜;当其分解时,就是白天。这个自然循环让我们的生物节律恰好是地球的旋转周期。

生物钟是怎么运作的?

对于我们人类而言,生物钟让我们在夜间的血压降低、呼吸平缓。这也为机体的夜间修复、休养提供启动信号。我们的身体在夜间3点到4点之间达到功率曲线的最低点。到了早晨,身体慢慢恢复活动状态。大部分人在上午10点至12点以及下午5点左右精力最好,在下午2点左右则容易感觉疲倦、犯困。太阳是我们”内部计时器”的外部参照,日光让我们的生物钟有了校准脉冲。

生物学家罗内伯格说,”如今我们知道,生物钟是一个非常复杂的系统”,”不仅是头脑中存在这样一个钟表,生物钟在我们机体内的每个细胞中都存在”。

以我们的肝脏为例。白天,肝脏从葡萄糖中积累糖原;晚上,肝脏将糖原分解,为身体提供葡萄糖。”如果积累和分解同时进行,就没意义了,”吕贝克大学神经生物学研究所的学者奥斯特(Henrik Oster)说,”必须在时间上有间隔。”

生物钟紊乱的危害

如果出现生物钟紊乱,我们会感觉虚弱、疲倦。如果”内部计时器”(个人生物钟)长期没与”外部时钟”(日出日落)达到和谐的状态,我们可能会生病。

学者奥斯特说,生物钟”并不是生存必需,但对协调代谢过程和日常生活非常重要”。

如果从法兰克福飞到北京,我们的生物钟会有所滞后,这会导致困顿、疲倦,不过通常在短时间内可以再次恢复正常。

如果是两班倒、三班倒,就不一样了。”内部计时器”与”外部时钟”的持续不调,会带来负面影响,例如,增加罹患精神疾病、糖尿病、癌症的几率。

想要皮肤好,最好早睡觉?

我们是”熬夜型选手”还是”早起型选手”,也是由我们的基因决定的。如果非要”逆天”(逆基因)行事,比如困了还不睡,那么迟早会遭到身体的惩罚。比如神经紧张、睡眠障碍、胃病,甚至是抑郁症、心脏病。

“生物钟对于机体的一切运行都有影响”,罗内伯格说。

不过,每个人的生物钟都有所不同,因此有人是”夜猫子”,有人是”早起的鸟”。不过,研究人员对”早睡早起”和”晚睡晚起”人群的皮肤细胞进行了检测后发现,早睡早起一组的生物钟运行地稍快一点。