生物钟是20世纪70年代以来生物学领域的重要发现之一，也是科研课 题最诱人的问题之一，它吸引着世界上许多生物学家投身于这一重要研究，取得了许多成果。研究表明，生物钟存在于小到细菌，大到高等动植物 和人类之中，如细菌代谢、动植物的定向迁移等。实验证实，影响生物钟 运行最重要的环境因素是日和夜或光明与黑暗的交替。光的重要性非常大，以致在原生动物中，控制其活动一休息的生物钟就位于眼睛中。在鸟类，它们的生物钟已从眼睛转移到脑。哺乳动物具有特殊的神经通路，光的 信息可沿神经通路从视网膜传送到位于下丘脑的生物钟。人类的生存繁衍，尤其是机体器官的功能活动无不与生物钟有关。20 世纪初叶，现代睡眠研究之父纳撒尼尔·克莱特曼在其著名的《睡眠和觉 醒》一书中指出：婴儿在生命的第一个月中，睡眠和觉醒受生物钟的控制，在婴儿出生后的第一年睡眠一觉醒节律主要有两种变化，即开始出现单 个和连续的睡眠期及连续的觉醒期。与此同时，睡眠一觉醒节律与外部环 境之间的协调形式开始缓慢地发展起来。（3）生物钟的运转 成人的“睡眠生物钟”又是如何呢？众所周知，充足地睡了一夜起来，第二天晚上到了特定的时间又将出现睡意，而且周而复始，循环不断，这就是俗称的“生物钟控制”。实验证明，即使让被试者在完全不知道时 间的隔离环境里生活，他们也仍然是按照大约24小时来运转一天的睡眠和 觉醒节律。不仅是睡眠和觉醒，体温、血压、脉搏等自主神经系统，肾上 腺皮质激素、生长激素、胰岛素等内分泌系统，细胞因子、白介素等免疫 系统也都是按照24小时的生物钟节律为适应昼夜、季节的变化不断进行着 调节。目前的研究还认为，人类共有两只脑生物钟。一只作用较强，称为x生 物钟，它与快波睡眠、体温调节及单胺类代谢调节有关；另一只作用稍弱，称为Y生物钟，它与慢波睡眠、休息一活动周期及生长激素的分泌节律有 关。正常情况下，这两只生物钟在功能上配合默契、协调一致，但在某些 急剧变化的情况下，两只生物钟的同步功能也可能出现暂时性脱节，继而 影响、干扰正常的睡眠。关于脑生物钟如何控制、调节睡眠节律的缘由至今尚未定论。目前的 说法有两种可能：一是内源性节律论，强调生物节律包括昼夜节律是生物 体固有的内在的特性，具有遗传性质，不受外界变化的影响；二是外源性 节律论，认为生物体所处的周围环境有各种周期性变化因素，其中尤以光 照（明暗）、温度为重要，其他包括食物、水、蛋白质、脂肪、碳水化合物 诸多营养因素以及亲朋好友等生物和社会因素，都可成为生物节律的外部 来源。后者比较容易理解，如胰岛素分泌和血糖浓度变化存在着近日节律，即一天内不同时刻的血糖反应不同，如早晨高，午后逐渐下降，睡眠、进餐、运动等因素对血糖水平和胰岛素浓度有明显影响。又如人体的体温 傍晚比早晨高约l℃，被称为体温的日波动，这其中30％可用白天期间人的 活动多、代谢高来解释，睡眠时机体产热作用减少、代谢降低可能是晚间 体温低的原因。前者现认为，随着人类大脑皮层的进化发育，其结构和功 能越来越完善，因而社会环境因素对昼夜节律的影响作用更显重要。（4）生物钟超常运转 生物钟节律在个体之间存在着很大的差异。如有的人喜欢早睡早起，时下美名称“百灵鸟型”，其生物钟往往小于24小时；有的人喜欢晚睡晚 起，即所称谓“猫头鹰型”，他们的生物钟则大于24小时。更有科学家做 过如此试验，将人关在隔离环境下的黑洞里，每到规定吃饭的时间就去送 饭，数十天后发现，被试者的生物钟节律只向后推移1个小时，即为25小时 ；而打破规律时间送饭时，这种节律向后推移甚大，可达到27小时左右。说明人体内生物钟不是一成不变的。以上改变除与长期的环境因素影响外，尚与先天的因素有关。著名的“鼠辈子孙生物节律试验”有力地显示了生物钟是遗传作用的 结果。将老鼠在15小时黑暗和15小时光照的节律中生活，尽管这种习性延 续了25代，但当它最后一代鼠辈子孙重回地面时，他们的生物钟又马上返 回了24小时节律。在其他的哺乳动物中也发现，一旦脑内睡眠中枢视交叉 核被破坏，动物即玩、睡无度，完全失去生物钟节律。目前研究还证明，许多基因与生物钟有关，称之为“分子生物钟基因”。24小时节律大约由 11个基因控制，介导蛋白间相互作用，调节昼夜节律。因此，认为生理和 行为的昼夜节律可能都在生物基因的控制之下。生物钟的超常运转，虽在隔离环境下可达到25小时，但各种外界刺激，尤其是光线、饮食、运动、规律性活动等又可将这种差异修正过来。如 在国际旅行中，人人都有时差反应，但经环境的适应，就能将颠倒的睡眠 重新颠倒回来。概而言之，睡眠节律是生物体内最普遍的一种节律，但人类对睡眠节 律的完全认识还有许多未知数。目前，对睡眠节律与脑生物钟的研究资料 多来自动物，作为哺乳动物的人的机制是否与动物完全一样？脑生物钟是 如何从整体上调节各组织器官的？还有哪些基因参与睡眠节律的调节？调 节的生物化学基础是什么？迄今尚无完整的答案。如果有一天，人类真的 阐明了脑生物钟的输入、振荡器、输出途经中的各个环节的机制，那么时 差反应、轮班制工作所致睡眠失调等疾病的治疗必将迎刃而解。同时，也 将大大推动时间诊断学、时间药理学、时间毒理学等学科的发展。P20-P22
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