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不熬夜为什么重要?今年诺贝尔生理或医学奖得

时间:2018-01-04 20:19来源:网络整理 作者:采集侠 点击:
如果人们不按生物时钟作息、生活和工作时,工作效率会很低,而且还会患病。例如,当今的富贵病之一糖尿病就被

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如果人们不按生物时钟作息、生活和工作时,工作效率会很低,而且还会患病。例如,当今的富贵病之一——糖尿病就被发现与生物时钟有关。

冰川思想库特约撰稿| 张田勘

2017年10月2日,诺贝尔委员会宣布,由于在“生物节律的分子机制方面的发现”,本年度的诺贝尔生理或医学奖颁发给美国遗传学家杰弗里·霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)和迈克尔·杨(Michael W. Young)。

生物节律认知和研究的历史

生物节律、生物时钟、生物周期等指的是一个相似或相同的概念,即生物甚至自然万物的行为都按一定的周期和规律在运行。春去秋来,潮涨潮落;花开花谢,夜去昼来;日出而作,日落而息;所有这些,都是自然和生物的节律。

当人类从狩猎和采摘的原始状态过渡到农耕时代后,就在不断地探索自然和万物的节(规)律,并通过遵循和利用这样的节(规)律来生产,并获得丰收。

中国古代的荀子就在《荀子·王制》指出:春耕、夏耘、秋收、冬藏,四者不失时,故五谷不绝……并指出,“天行有常,不为尧存,不为桀亡”“天不为人知恶寒而辍冬,地不为人之恶辽远也辍广。”

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荀子所指的其实就是自然和作物的节律,到后来,中国人总结并提出了二十四节气,以指导稻、麦、豆、小米、高粱等农作物的按时播种、耕耘、除草、间苗、整枝、施肥、除虫、收获等。这也是对生物节律的基本认知。

不过,人们也一直认为,无论是人,还是动植物,在适应地球环境中生活,也都有一定的生物节律,而这种节律很可能还有自身的内部原因。

18世纪,法国天文学家德梅朗(Jean-Jacques d'Ortous de Mairan)把含羞草放在恒定黑暗的环境下时,发现含羞草叶片的活动仍能保持24小时的波动性变化。这表明,植物似乎有自己的生物钟,而且这种生物钟是内源性的,也是生物节律的最早证据。

到了20世纪初,研究人员开始研究人的生物节律或生物周期。德国柏林的医生威廉·弗里斯和奥地利维也纳的心理学家赫乐曼斯·沃博达宣称,人的体力存在着一个从出生之日起以23天为一周期的“体力盛衰周期”;人的情感和精神状况也存在着一个从出生之日起以28天为一周期的“情绪波动周期”。

20年后,奥地利的阿尔弗雷德·特尔切尔教授也称发现了人的智力存在着一个从出生之日起以33天为一个周期的“智力强弱周期”。后来人们称这三人的发现为“人体生物三节律”,即PSI周期(Physical、Sensitive和Intellectual的缩写)。

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不过,这一人体生物三节律在后来并没有得到更多生物学内部机理的证明,也并不为人们广泛认同。

探索的分水岭出现在1971年。美国加州理工学院的本泽(Seymour Benzer)和他的学生科罗普卡(Ronald Konopka)以果蝇为模型,研究和寻找可以控制果蝇昼夜节律的基因。

他们发现,果蝇体内有一个基因产生不同突变后,会致使果蝇本来按部就班的生活规律变得混乱不堪,导致果蝇昼夜节律的周期要么变短要么变长,甚至让其昼夜节律完全消失,成为一个夜游神。

后来,这个基因被命名为周期(Period)基因,简称Per基因。

其他生物节律基因和作用机理的发现

发现Per基因只是人们认识生物内源性节律的一个良好开端,因为只靠这个基因还是无法解释为何生物具有24小时节律以及在白昼和黑夜有不同的行为的机理。

1984年,在美国波士顿的布兰戴斯大学工作的杰弗里·霍尔和迈克尔·罗斯巴什与在洛克菲洛大学工作的迈克尔·杨密切合作,从果蝇体内克隆(分离和提取)出了Per基因,并且把这个基因编码产生的蛋白称为Per蛋白。

他们发现,在夜晚Per蛋白会在果蝇体内积累,到了白天又会被分解。由此,Per蛋白的浓度会在不同时段有不同的浓度,以24小时为周期进行,与昼夜节律惊人地一致。

为何Per蛋白会在24小时周期内呈现不同的浓度并循环往复呢?

霍尔和罗斯巴什提出了一个假说来解释。Per蛋白可以让Per基因失去活性,也即Per蛋白与Per基因形成了一个抑制反馈的环路,Per蛋白可以抑制基因合成自己,这就形成了一个连续而循环的节律(如下图)。

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▲Per基因反馈条件示意图

(责任编辑:admin)
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