文/柯弦
为什么人到了晚上会犯困,早上会自然醒来?为什么要在早、中、晚吃饭?2017年的诺贝尔生理学和医学奖,揭示了这一谜题的答案。三位研究“昼夜节律的分子运作机制”的科学家杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔·罗斯巴克(Michael Rosbash)和迈克尔·杨(Michael W. Young)得此殊荣。
什么是“昼夜节律”?就是人类、动物和植物会随着时间的变换,出现不同的生理和行为变化。昼夜节律是由体内的“生物钟”操控的,它可以测到白天和夜晚的循环,将生理功能调整到最佳状态。很久以前人们就发现了这个现象,但“生物钟是否存在”一直在科学界备受争议。科学家一直在争论,这到底是人体受外部刺激的反应,还是体内真的有个生物钟?
人体内真的有个“钟”吗?
科学界真正对生物钟有所了解,还要从1971年说起。有两位科学家在研究果蝇的时候,发现几只果蝇的生理机制出现了奇怪的改变。有的果蝇把一天24小时当成了19小时,有的当成了28小时。而这个变化,是因为它们的基因突变导致的。科学家在这些果蝇的X染色体上锁定了突变的基因,取名为“周期(Period)”。
后来,霍尔、罗斯巴克和杨分离出了这种基因。他们发现,该基因之所以能控制生物钟,因为它能制造出一种蛋白质,这种蛋白质在夜里逐渐增多,在白天又逐渐减少,产生的机制就像细胞里的发条,调节著细胞工作的节奏。人体也是这样一种机制。
研究还发现,人体内有两类生物钟。一个是位于下丘脑内的“中央生物钟”,起总指挥的作用;还有许多“外围生物钟”机制分布全身。奇妙的是,不同的外围生物钟控制不同的生理功能,它们独立运作、各行其是,同时,所有的生物钟又能和谐地同步运行。