他們破解了身體內的時鐘密碼 拿了諾獎!

2021-01-14 網易新聞

開欄的話:

我們每天都在使用身體,但是你真的了解它嗎?要想讓身體更好地為我們服務,就必須先了解熟悉人體的結構與秘密。今天,讓我們一起來探索未知的身體!

本期秘密:

人的生物鐘究竟是什麼?諾獎獲得者,如何破解了生物體內的時鐘密碼?經常熬夜修仙,生物鐘紊亂了,該如何「校準」?

北京時間10月2日17時30分,2017年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉。美國遺傳學家傑弗裡·霍爾(Jeffrey C. Hall)、麥可·拉斯巴什(Michael Rosbash)和麥克·楊(Michael W. Young)分享獎項,理由是他們「在控制晝夜節律機制的發現」。所以今天,我們就來聊聊「晝夜節律」這件事。

人體內有個精密時鐘,掌控著一天的生活節律

周末本想睡到9點半,沒想到7點就自然醒;想熬夜刷個劇,一到12點就困得真不開眼;中午飯點領導開會,肚子餓的咕咕叫,仿佛一刻都不能等了……這些都是人體生物鐘在反覆敲打你:該睡了,該醒了,該吃了。

生物鐘是生物體內的無形「時鐘」,掌控著生物體生命活動的內在節律。節律可根據年、月、日等不同周期循環發生,晝夜節律以24小時為單位,遠古時期「日出而作、日落而息」便是對此最為質樸的描述。

當人乘坐飛機跨洲旅行時,由於時差就會出現白天嗜睡,夜晚不易入睡,頭暈腦脹,思路不清等症狀,一般要在一至數天後才能適應新地區的晝夜變化,這些都是由於晝夜節律導致的。

除了攝食、睡眠等人類行為,人體的各種生理機能也具有晝夜周期。比如人的體溫早晨稍低,白天逐漸上升,到黃昏又高一些。新陳代謝活動,白天分解過程旺盛,晚間則同化過程增強。白天交感神經活動佔優勢,夜晚副交感神經活動佔優勢。人體的腎上腺素含量在白天某一時刻達到一定水平,然後逐漸下降,12小時後再度上升等等。

不僅僅是人體,動植物體內也存在著這種晝夜節律,比如發光菌的發光,植物的光合作用,動物的攝食,軀體活動,睡眠和覺醒等行為顯示晝夜節律。

諾獎獲得者,解鎖生物體內的時鐘密碼

雖然人們早就發現了晝夜節律行為這種最基本的生物學現象,但是這種生物活動究竟是被什麼控制的,還並不十分清楚。

直到1971年,美國科學家西摩·本哲(Seymour Benzer)等人發現果蠅突變體有晝夜節律異常行為。1984年,在激烈的競爭中,今年獲諾獎的三位科學家帶領的研究團隊率先找到了第一個顯著影響生物晝夜節律的基因——per基因(period)。

他們以果蠅作為模式生物,成功地分離出這種控制生物正常晝夜節律的PER基因。研究顯示這一基因會讓一種蛋白質在夜晚期間在細胞內積累,並在白天分解。最終證實,這種由PER基因編碼的蛋白水平在24小時中的變化與晝夜同步。

1994年,今年的第三位諾貝爾獎獲獎人麥可·楊發現了第二種節律基因Timeless,其能夠在細胞內產生TIM蛋白質。研究顯示,一旦TIM蛋白質與PER蛋白質相互結合,便能夠順利進入細胞核,從而讓PER蛋白質發揮其對Period基因的抑制作用。而TIM蛋白質本身還有一個特點,那就是會在光照刺激下被大量降解。

於是,在夜間,由於PER蛋白質能夠進入細胞核,細胞核內PER蛋白質的濃度出現了上升,而在白天,由於幫助其進入細胞核的TIM蛋白質在光照刺激下大量降解,PER蛋白質難以進入細胞核,細胞核內的PER蛋白質濃度出現下降。這就逐漸形成了自然的晝夜節律。

這一發現不僅解鎖了生物體內的時鐘密碼,揭示了生物鐘的秘密並闡明其內在工作機制,還闡釋了植物、動物以及人類如何調節自己的生物節律,使其與地球的旋轉保持同步。

目前,人們在哺乳動物中已發現十多個控制晝夜節律的基因,如Bmal1、Clock等基因。其中,在人體內有三個per基因(Per1,Per2,Per3)被發現。晝夜節律的分子機制現在已經相對清楚,幾乎所有的相關基因都已被找到。

經常熬夜修仙,生物鐘紊亂了,該如何「校準」?

很多人熬夜工作,跨時區出差,長期不規律的生活,可能都會讓生物鐘無所適從,帶來一系列健康相關問題,比如記憶力下降,學東西變慢,免疫力下降,甚至還會增加罹患癌症風險。雖然諾獎得主為我們揭示了生物鐘分子層面的機制,但保持生物鐘規律是日常生活的事,只有把人體時鐘校準,才能擁有健康。

調整生物鐘的具體方法:

1、 在固定的時間裡睡覺。

如果你現在已經養成了凌晨2點睡覺,早上10點起床的生活,那麼從今天開始,嚴格限制睡眠時間,比如晚12點到早8點,只有這個時間段能睡覺。醒後不要賴床,必須起來,一整天也要遠離臥室,不要一不小心又躺到床上睡一會。

2、 在睡前洗個熱水澡或者泡腳。

洗澡時,人的體溫會上升,洗完澡後,當身體逐漸從熱的狀態中涼下來時,會感到困意。

3、 睡覺前不要玩手機、電腦等電子產品,睡覺時關掉燈。

如果有光源或者燈光,會讓眼睛分辨不出來是白天還是黑夜,電子產品產生的藍光會刺激身體,抑制褪黑素分泌,不利於形成睡眠。所以睡前要遠離手機,不是說著玩兒的。此外,早上可以拉開窗簾,有亮光刺激後,褪黑素會消退,有利於快速清醒。

4、 保證睡眠周期。

人的睡眠是有周期的,一般來說一個周期是90分鐘,每晚要經歷4-6個周期,所以建議大家把睡眠周期安排成完整的N個90分鐘,在淺度睡眠鍾醒過來,人不會感到過分難受。當然,每個人的睡眠周期實際上不太一樣,有人可能80分鐘就能完成,有人可能需要100分鐘,需要按自己的實際情況調整。

5、碳水化合物飲食。

研究發現,碳水化合物有利於促進睡眠,而高蛋白食物有助於保持人清醒。所以在晚餐中,要多攝入碳水化合物,少吃大魚大肉,這樣晚上可以擁有一個好睡眠。

參考自澎湃新聞、知乎、生物谷等。

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