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生物鐘又稱(chēng)生理鐘。它是生物體內的一種無(wú)形的“時(shí)鐘”，實(shí)際上是生物體生命活動(dòng)的內在節律性，它是由生物體內的時(shí)間結構序所決定。
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�？梢�(jiàn)，研究生物鐘，在醫學(xué)上有著(zhù)重要的意義，并對生物學(xué)的基礎理論研究起著(zhù)促進(jìn)作用。
人體隨時(shí)間節律有時(shí)、日、周、月、年等不同的周期性節律。例如人體的體溫在24小時(shí)內并不完全一樣，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律發(fā)生改變，往往是疾病的先兆或危險信號，矮正節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)習成績(jì)，減輕疲勞，預防疾病防止意外事故的發(fā)生(所謂智力生物節律，就是人一天中有時(shí)記憶力好，有時(shí)則差，有一定的規律，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的生物鐘的節律安排作息，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)“節律鐘”調節晝夜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�？茖W(xué)家們已經(jīng)知道光的變化是生物晝間節律最基本的激勵因素之一，與此相關(guān)的一些基因也開(kāi)始被鑒別出來(lái)。但是具體機制仍然很不清楚，環(huán)境變化到底如何激勵生物鐘作用？本期《科學(xué)》有兩篇研究報告都試圖回答這個(gè)問(wèn)題。這兩項獨立研究都指出，生物細胞中的光敏區——感光體在轉化外界信息驅動(dòng)節律鐘的過(guò)程中扮演了重要角。Scripps研究所的Somers等以植物為研究對象，揭示了植物感光體共同作用響應光強變化并驅動(dòng)節律鐘的過(guò)程。北卡羅利納醫學(xué)院的Thresher等則以老鼠為研究對象，得出了相似的結論。植物和動(dòng)物感光體功能的相似性表明，節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。
許多生物都存在著(zhù)與時(shí)間有關(guān)的有趣現象，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”；在我國黃海的一個(gè)小島上生活的驢也能準確報時(shí)，它每隔一小時(shí)就“嗷嗷”地叫一次，誤差只有3分鐘，被當地人稱(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，因此當地居民取其名為“活樹(shù)鐘”；在南美洲的阿根廷，有一種野花能報時(shí)，每到初夏晚上8點(diǎn)左右便紛紛開(kāi)放，被稱(chēng)為“花鐘”；在我國新疆的草原上，生長(cháng)著(zhù)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)鐘準時(shí)開(kāi)放，每次開(kāi)花的時(shí)間都固定不變。
早在19世紀末，科學(xué)家就注意到了生物體具有“生命節律”的現象，以便分辨白天黑夜，調整作息機能，而且發(fā)現人的生理、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)不受體內極復雜的“生物鐘”所控制。到了20世紀中葉，生物學(xué)家又根據生物體存在周期性循環(huán)節律活動(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。
傳統的觀(guān)點(diǎn)認為，“生物鐘”應該存在于大腦中，但對于具體位置的說(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)生了外界信息所導致的外源性學(xué)說(shuō)、生物體內在因素決定的內源性學(xué)說(shuō)和生物體與環(huán)境相互作用的綜合學(xué)說(shuō)等。有人認為 “生物鐘”的確切位置在下丘腦前端，視交叉上核內，該核通過(guò)視網(wǎng)膜感受外界的光與暗，使之和體內的時(shí)鐘保持同一節奏。也有人認為“生物鐘”現象與體內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”也應該位于松果體上。還有人認為，下丘腦所產(chǎn)生的抗利尿激素通過(guò)兩條途徑在體內制造出來(lái)棗既通過(guò)日夜工作，又通過(guò)只在夜間工作。因此，對日光和黑暗的生化反應，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果表明，“生物鐘”甚至可能遍布全身，從細菌到人類(lèi)，幾乎所有活生物的每個(gè)細胞，都存在控制生理節律的“生物鐘”。例如對于雄性動(dòng)物來(lái)說(shuō)，睪X里就有最明顯的周期基因。另外一個(gè)實(shí)驗指出，人的膝后就有“生物鐘”，當用強光照射膝蓋后方部位的部位時(shí)，就能調整人體的“生物鐘”3小時(shí)左右。這個(gè)實(shí)驗結果將為苦于經(jīng)過(guò)長(cháng)途飛行而需要倒時(shí)差的人、苦于季節性情緒低落的人，以及苦于睡眠習慣混亂的人等帶來(lái)了福音，他們都可以采用此法進(jìn)行調整或治療了。
各種生物生命活動(dòng)的內在節奏性。這種節奏像鐘表計時(shí)那樣周期性地變化，調節著(zhù)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)現人體“生物鐘”位于視交叉上核的區域。由腦垂體分泌的一種降黑素定時(shí)定量地“操縱”著(zhù)視交叉上核區，這種激素能調撥人體生物鐘。視交叉上核區隱藏在腦內深下部，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律地運行的關(guān)鍵。掌握人體生物鐘變化，安排自己的生活節律，提高工作效率，改變時(shí)間質(zhì)量，對每個(gè)人都是必要的。生物鐘是生物長(cháng)期進(jìn)化的產(chǎn)物，生物鐘的研究將推動(dòng)生物、醫學(xué)、農業(yè)、畜牧業(yè)等部分的發(fā)展。
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