這麼長的假期,是不是有很多童鞋過著過著就成了「美國時差」?白天睡覺,晚上嗨皮,甚至夜裡想睡覺也睡不著,仿佛自己的生物鐘已經適應了晝夜顛倒的生活。
開學這幾天,你的生物鐘調回來了嗎?
生物鐘是怎麼形成的——我給自己上發條
自然界的大部分生物,都存在行為和生理現象的周期性波動,這種生物體生命活動的內在節律性,被稱為「生物鐘」或者「生物節律」。
提起生物鐘,大部分人都認為單純是指生物體內約24小時的「近日生物鐘」,但其實生物鐘包括的範圍很廣,如周期更短的「超日生物鐘」或者周期更長的「月節律」、「年節律」等。
正是這些不同生物鐘的存在,使得生物體可以預先準備和調節相應的生理功能,來應對溫度、溼度等環境因素的變化(下文如無特別說明,生物鐘均指近日生物鐘)。
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生物鐘好像我們自帶的「身體管家」,時刻在我們過分違反時間規律時發來提醒,只是這位身體管家究竟從何而來呢?
18世紀,法國科學家吉恩(Jean Jacques d』 Ortous de Mairan)研究含羞草時發現,含羞草的葉片總是在白天張開,晚上閉合,即使把它放在黑暗的環境中,這種規律也會一直保持。
與此同時,科學家在研究黑腹果蠅(Drosophila melanogaster)時發現,這種果蠅的成蟲破蛹時刻並不是隨機的,它們只在一天的特定時刻破蛹,並且表現出接近24小時的節律。
後續許多相似實驗使科學家們相信,生物鐘是生物體先天就擁有的「天賦」,學者們認為在生物進化早期,這種節律的存在可以使生物體DNA的複製總在夜晚進行,從而免受白天高強度的紫外線輻射。
上圖:白天,含羞草的葉子朝著日光張開,黃昏,葉子就閉合起來;下圖:把含羞草放在黑暗環境中,即使沒有光線的晝夜變化,葉子依舊照著原來的晝夜節律張開閉合。圖片來源 Nobelfrsamligen
既然這種節律是內源性的,隨後科學家便對生物鐘背後隱藏的各項機制展開了研究。
研究發現,哺乳動物的生物鐘主要由位於大腦中的視交叉上核(Suprachiasmatic Nucleus, SCN)控制,SCN又被稱為生物鐘的主時鐘,它可以接收視網膜傳遞來的光信號,位於外周器官和組織的子時鐘也輔助性地參與調節,共同構成了一個多層次的生物鐘系統。
2017年,美國三位遺傳學家傑弗裡·霍爾(Jeffrey Hall)、麥可·羅斯巴希(Michael Rosbash)和麥可·揚(Michael Young)發現控制生物鐘的分子機制,由獲得了諾貝爾生理或醫學獎。
獲獎者(從左到右):傑弗裡·霍爾、麥可·羅斯巴希和麥可·揚,圖片來源 dy.163
他們的研究以果蠅為模型,發現了生物體內存在period基因(節律基因)和由該基因編碼的PER 蛋白,節律基因通過調控白天以及黑夜PER蛋白濃度來控制相關的生理活動。
果蠅的period 基因在日夜節律扮演十分重要的角色,這個基因可以編碼 PER 蛋白。PER 蛋白在晚上會累積,在白天則會降解。圖片來源 Nobelfrsamligen
生物鐘紊亂的危害
雖然盡職盡責的生物鐘不停地向人體發送信息,但是,當代叛逆少年「藝高人膽大」,夜裡不睡、白天不醒。
這種主動違反生物鐘的行為,常常讓從事醫療、航空行業的工作人員流下兩行熱淚。由於工作需要,他們往往晝夜顛倒,生物鐘因此受到幹擾。
這些幹擾會導致睡眠困難,白天難以保持清醒或者出現臨床失眠,一些人甚至存在晚期睡眠障礙。
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這些職業病表明,長期違反晝夜節律的確會給身體機能帶來影響。生物鐘和許多生理功能有關,如不同時段的體溫、代謝、激素的分泌等,都受到生物鐘的調節。
如果人的作息長時間與體內的生物鐘不一致,就有可能對正常生理機能產生不良作用。與此同時,睡眠周期不規律也可能成為阿爾茲海默症等神經退行性疾病的誘因。
還有研究表明,生物鐘會影響人的心理健康,生物鐘的失調可能會引起抑鬱症、躁鬱症等精神疾病。
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總而言之,生物鐘紊亂可謂百害而無一利。如果生物鐘長期受到幹擾並難以獲得足夠的睡眠,則可能會對身體的健康造成多方面負面影響。
如何保持和改善生物鐘?
假期已經結束,對於部分即將或已經開始校園生活的同學來說,如何調整好自己的生物鐘,重建規律的作息,你需要的是一份生物鐘急救指南。
適度運動:研究發現,鍛鍊能夠改善生物鐘節律,建議在白天選擇適當強度的運動,比如慢跑、散步等。
調整飲食:如果假期飲食毫無規律,早餐常常變成午餐,那麼建議調整飲食習慣,三餐規律,儘量不要在睡前吃飯。
保障睡眠:控制白天睡眠時間,提高夜晚睡眠質量。建議大家儘量減少熬夜時間,睡前避免使用電子設備,營造舒適的睡眠環境。
良好睡眠有助於健康,圖片來源 Flickr
以上這些方法可以幫助維持生物鐘穩定,但每個人的身體狀況不同,如果長時間無法維持正常的生物鐘,那就要考慮向醫生尋求專業幫助了。
參考文獻:
郭金虎. 生物鐘研究進展及重要前沿科學問題. 中國科學基金. 3(2014):179-186.
王春燕. 生物鐘紊亂與相關疾病關係的研究進展. 臨床與病理雜. 4(2015):676-680.
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審核專家:紀十,生命領域觀察者。
蝌蚪五線譜原創文章/轉載註明來源
責編/Sirens
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