生物鐘又稱(chēng)生理鐘。它是生物體內(nèi)的一種無(wú)形的“時(shí)鐘”，實(shí)際上是生物體生命活動(dòng)的內(nèi)在節(jié)律性，它是由生物體內(nèi)的時(shí)間結(jié)構(gòu)序所決定。

　　通過(guò)研究生物鐘，目前已產(chǎn)生了時(shí)辰生物學(xué)、時(shí)辰藥理學(xué)和時(shí)辰治療學(xué)等新學(xué)科。可見(jiàn)，研究生物鐘，在醫(yī)學(xué)上有著重要的意義，并對(duì)生物學(xué)的基礎(chǔ)理論研究起著促進(jìn)作用。

　　人體隨時(shí)間節(jié)律有時(shí)、日、周、月、年等不同的周期性節(jié)律。例如人體的體溫在24小時(shí)內(nèi)并不完全一樣，早上4時(shí)最低，18時(shí)最高，相差 l℃多。人體的正常的生理節(jié)律發(fā)生改變，往往是疾病的先兆或危險(xiǎn)信號(hào)，矮正節(jié)律可以防治某些疾病.

　　許多學(xué)者的研究指出，按照人的心理、智力和體力活動(dòng)的生物節(jié)律，來(lái)安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和學(xué)習(xí)成績(jī)，減輕疲勞，預(yù)防疾病防止意外事故的發(fā)生(所謂智力生物節(jié)律，就是人一天中有時(shí)記憶力好，有時(shí)則差，有一定的規(guī)律，如有的人早上5—9時(shí)記憶力好，而另一些人則是晚上記憶力好等等)。反之假如突然不按體內(nèi)的生物鐘的節(jié)律安排作息，人就會(huì)在身體上感到疲勞、在精神上感到不舒適。

　　地球上幾乎所有生物都通過(guò)“節(jié)律鐘”調(diào)節(jié)晝夜24小時(shí)的生理循環(huán)，包括體溫變化、血壓升降、大腦靈活度增減等。科學(xué)家們已經(jīng)知道光的變化是生物晝間節(jié)律最基本的激勵(lì)因素之一，與此相關(guān)的一些基因也開(kāi)始被鑒別出來(lái)。但是具體機(jī)制仍然很不清楚，環(huán)境變化到底如何激勵(lì)生物鐘作用？本期《科學(xué)》有兩篇研究報(bào)告都試圖回答這個(gè)問(wèn)題。這兩項(xiàng)獨(dú)立研究都指出，生物細(xì)胞中的光敏區(qū)——感光體在轉(zhuǎn)化外界信息驅(qū)動(dòng)節(jié)律鐘的過(guò)程中扮演了重要角。Scripps研究所的Somers等以植物為研究對(duì)象，揭示了植物感光體共同作用響應(yīng)光強(qiáng)變化并驅(qū)動(dòng)節(jié)律鐘的過(guò)程。北卡羅利納醫(yī)學(xué)院的Thresher等則以老鼠為研究對(duì)象，得出了相似的結(jié)論。植物和動(dòng)物感光體功能的相似性表明，節(jié)律信息的輸入路徑是在整個(gè)進(jìn)化歷程中保存下來(lái)的。

　　有趣的“生物鐘”現(xiàn)象

　　許多生物都存在著與時(shí)間有關(guān)的有趣現(xiàn)象，例如在南美洲的危地馬拉有一種第納鳥(niǎo)，它每過(guò)30分鐘就會(huì)“嘰嘰喳喳”地叫上一陣子，而且誤差只有15秒，因此那里的居民就用它們的叫聲來(lái)推算時(shí)間，稱(chēng)為“鳥(niǎo)鐘”；在非洲的密林里有一種報(bào)時(shí)蟲(chóng)，它每過(guò)一小時(shí)就變換一種顏色，在那里生活的家家戶(hù)戶(hù)就把這種小蟲(chóng)捉回家，看它變色以推算時(shí)間，稱(chēng)為“蟲(chóng)鐘”；在我國(guó)黃海的一個(gè)小島上生活的驢也能準(zhǔn)確報(bào)時(shí)，它每隔一小時(shí)就“嗷嗷”地叫一次，誤差只有3分鐘，被當(dāng)?shù)厝朔Q(chēng)為“驢鐘”。

　　在植物中也有類(lèi)似的例子。在南非有一種大葉樹(shù)，它的葉子每隔2小時(shí)就翻動(dòng)一次，因此當(dāng)?shù)鼐用袢∑涿麨?ldquo;活樹(shù)鐘”；在南美洲的阿根廷，有一種野花能報(bào)時(shí)，每到初夏晚上8點(diǎn)左右便紛紛開(kāi)放，被稱(chēng)為“花鐘”；在我國(guó)新疆的草原上，生長(zhǎng)著一些奇特有趣的花，其中淡黃色的小圓花在早晨7、8點(diǎn)鐘開(kāi)放，橙紅色的蝶形花則開(kāi)放于中午12時(shí)，而白色小花則到了晚上7、8點(diǎn)鐘準(zhǔn)時(shí)開(kāi)放，每次開(kāi)花的時(shí)間都固定不變。

　　早在19世紀(jì)末，科學(xué)家就注意到了生物體具有“生命節(jié)律”的現(xiàn)象，以便分辨白天黑夜，調(diào)整作息機(jī)能，而且發(fā)現(xiàn)人的生理、體力變化和疾病產(chǎn)生等也都具有周期性。人們體溫的升降，心率的速緩，血壓的高低，以及激素排放量的多少，新陳代謝的快慢，免疫反應(yīng)的徐疾，甚至人的情緒的沮喪與歡欣、心煩意亂與耳聰目明、昏昏欲睡與精神煥發(fā)等等，無(wú)不受體內(nèi)極復(fù)雜的“生物鐘”所控制。到了20世紀(jì)中葉，生物學(xué)家又根據(jù)生物體存在周期性循環(huán)節(jié)律活動(dòng)的事實(shí)，創(chuàng)造了“生物鐘”一詞。不過(guò)，“生物鐘”的位置到底在何處，卻至今仍然沒(méi)有定論。

　　傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，“生物鐘”應(yīng)該存在于大腦中，但對(duì)于具體位置的說(shuō)法卻又各持己見(jiàn)。最早人們以為“生物鐘”是通過(guò)眼部視覺(jué)神經(jīng)將日光信息傳送到大腦加以控制，但實(shí)驗(yàn)證明眼睛雖然是人體最重要的視覺(jué)器官，但與生物鐘的調(diào)整無(wú)關(guān)，盲人也具有時(shí)差的苦惱就是一個(gè)佐證。后來(lái)產(chǎn)生了外界信息所導(dǎo)致的外源性學(xué)說(shuō)、生物體內(nèi)在因素決定的內(nèi)源性學(xué)說(shuō)和生物體與環(huán)境相互作用的綜合學(xué)說(shuō)等。有人認(rèn)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(guò)視網(wǎng)膜感受外界的光與暗，使之和體內(nèi)的時(shí)鐘保持同一節(jié)奏。也有人認(rèn)為“生物鐘”現(xiàn)象與體內(nèi)的褪黑素也有密切的關(guān)系，褪黑素的產(chǎn)生受黑暗刺激和光線(xiàn)抑制的影響。臨床實(shí)驗(yàn)證明服用褪黑素后人的“生物鐘”會(huì)發(fā)生較大的變化。由于褪黑素是由松果腺所分泌，因此“生物鐘”也應(yīng)該位于松果體上。還有人認(rèn)為，下丘腦所產(chǎn)生的抗利尿激素通過(guò)兩條途徑在體內(nèi)制造出來(lái)?xiàng)椉韧ㄟ^(guò)日夜工作，又通過(guò)只在夜間工作。因此，對(duì)日光和黑暗的生化反應(yīng)，可能是由上述兩個(gè)過(guò)程之間的平衡所制約的。

　　最近一些年的研究結(jié)果表明，“生物鐘”甚至可能遍布全身，從細(xì)菌到人類(lèi)，幾乎所有活生物的每個(gè)細(xì)胞，都存在控制生理節(jié)律的“生物鐘”。例如對(duì)于雄性動(dòng)物來(lái)說(shuō)，睪丸里就有最明顯的周期基因。另外一個(gè)實(shí)驗(yàn)指出，人的膝后就有“生物鐘”，當(dāng)用強(qiáng)光照射膝蓋后方部位的部位時(shí)，就能調(diào)整人體的“生物鐘”3小時(shí)左右。這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果將為苦于經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途飛行而需要倒時(shí)差的人、苦于季節(jié)性情緒低落的人，以及苦于睡眠習(xí)慣混亂的人等帶來(lái)了福音，他們都可以采用此法進(jìn)行調(diào)整或治療了。

　　生物鐘

　　各種生物生命活動(dòng)的內(nèi)在節(jié)奏性。這種節(jié)奏像鐘表計(jì)時(shí)那樣周期性地變化，調(diào)節(jié)著生物生理活動(dòng)的步伐，又叫生理鐘。植物在每年的一定季節(jié)開(kāi)花；海灘動(dòng)物在潮汐周期的一定時(shí)期產(chǎn)卵；昆蟲(chóng)在一定時(shí)間羽化等，這些都是通過(guò)生物鐘的作用。最近發(fā)現(xiàn)人體“生物鐘”位于視交叉上核的區(qū)域。由腦垂體分泌的一種降黑素定時(shí)定量地“操縱”著視交叉上核區(qū)，這種激素能調(diào)撥人體生物鐘。視交叉上核區(qū)隱藏在腦內(nèi)深下部，與眼睛相聯(lián)系。這就是生物鐘受明暗周期變化影響而有規(guī)律地運(yùn)行的關(guān)鍵。掌握人體生物鐘變化，安排自己的生活節(jié)律，提高工作效率，改變時(shí)間質(zhì)量，對(duì)每個(gè)人都是必要的。生物鐘是生物長(zhǎng)期進(jìn)化的產(chǎn)物，生物鐘的研究將推動(dòng)生物、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)等部分的發(fā)展。