讨厌的生物钟

生物钟真是一个让人讨厌的东西,人只能顺着它来,一旦打乱了生物钟的节律,就会产生各种问题.

从某种意义上讲,生物钟的存在真是一件让人讨厌的事情.设想一下,如果没有生物钟的话,人想睡就睡,休息够了就自然醒,多好啊!可惜的是,人体内有个生物钟在控制着人的睡眠周期,不到点儿的话怎么睡都睡不着,到点儿了即使一天啥事没干也会发困,如果因为某种原因提前起床,一整天都会很难受.

如果生物钟绝对强势的话倒也没啥问题,人听它指挥就行了.可偏偏有不少人的生物钟不好用,即使到了睡觉的点儿,人也很累了,却怎么也睡不着.到了第二天,明明该清醒地去工作了,反而头昏脑胀地想睡觉.这种经历恐怕大部分人都有过,很少有例外.

总之,因为生物钟的存在,人类将“睡眠”这一重要生理功能的控制权拱手让了出去,由此产生了无尽的烦恼.

那么,生物钟到底是什么?它是怎样计时的?人类为什么会进化出这么个玩意儿来呢?要想回答这几个问题,我们可以从同样具有生物钟的其他生物入手.已知最简单的一种具有生物钟的生物名叫红色面包霉,它的学名叫做粗糙脉胞菌（Neurosporacrassa）,是一种原产于热带地区的霉菌,因为人类最早是在烤好的面包上发现的这种橘红色霉菌,故此得名.这种菌很容易培养,对人体无害,因此很早就被科学家当做生物学研究的实验材料.正常情况下,红色面包霉菌每24小时制造一批孢子,即使将它们培养在完全无光的环境里它们也照样维持这个节律,只是其周期会缩短至22小时左右.如果用人造光来打乱面包菌的节律,它们一开始会混乱一阵子,但很快就会适应新的周期,和人类的倒时差过程非常相似.

从这个结果来看,生物钟有两个相互关联的性质.第一,几乎所有的生物钟都是以24小时为周期的.第二,几乎所有的生物钟都可以通过光照来调节.这两个性质说明,生物钟之所以被进化出来,就是为了让生物更好地适应太阳的周期.太阳几乎是自然光的唯一来源,太阳周期对于生态环境的影响是决定性的,生物只有想办法适应这个周期,按照太阳的节奏来调整自己的生理活动,才能更好地适应环境.太阳周期大概是地球上最可靠的东西了,生物根本不需要见招拆招,所以进化出一个近乎“死板”的生物钟恰好是最佳选择.

然而,这个规律在人类发明出照明设备和超音速飞机后被打乱了.火把和照明灯的使用使得人类在晚上也可以工作,超音速飞机可以让人类在很短的时间内去到另一个时区,可是“固执”的生物钟却依然准点报时,这就是为什么人类经常需要倒时差,并在这一过程中影响了睡眠的质量.

倒过时差的人都知道那滋味不好受,所以科学家一直想发明一种药来帮助人们更快地倒时差,提高睡眠质量,这就必须首先弄清楚生物钟计时的原理.通过对红色面包霉等单细胞生物的研究,科学家们已经大致弄清了生物钟计时的秘密.

众所周知,早期的机械钟表依靠钟摆来计时,后来的机械腕表则换成了体积更小,对自身位置不敏感的擒纵器,它的本质和钟摆是相似的,都是利用振动的内在规律性来计时.

那么,生物钟的擒纵器是什么呢?答案是基因.几乎每种生物体内都有若干个生物钟基因,它们负责提供时间标尺,指导生物体的生理节律.这些基因依靠“负反馈”机制来实现擒纵器的功能,具体来说,该基因会以恒定的速度生产“信使核糖核酸”（mRNA）,然后再以它为模板生产蛋白质,而蛋白质反过来又能阻止mRNA的合成,这就形成了一个负反馈.当蛋白质聚集到一定量的时候,mRNA就停产了,直到蛋白质以恒定速度被消耗光,这个循环再重新开始.整个过程很像是装了虹吸管的抽水马桶,水箱里的水位上升到一定高度后进水口逐渐被堵死,等水位高过虹吸管后水箱里的水被清空,进水口打开,再接着灌水,周而复始.

由此可见,生物钟基因通过控制相应蛋白质的含量来控制生命的节律,这些蛋白质相当于交响乐团的指挥,能够让生命体内的各种生化反应按照同一种节奏来进行,这样可以提高生理活动的效率,更好地适应环境.

如果生物钟的节奏因为某种原因被打乱,其结果就是各种生理活动不匹配,乱子就出来了.科学家们之所以花精力去研究霉菌如何倒时差,就是为了解决人体生物钟紊乱所带来的各种问题.比如,人类有一种精神性疾病叫做“双向情感障碍”（BipolarDisorder）,病人的睡眠机制出了问题,可以整宿整宿地不睡觉.医生们意外地发现锂盐可以缓解这种病的症状,但一直不知道为什么.后来有人将锂盐加入到红色面包霉当中,发现后者的生物钟变慢了.进一步分析表明霉菌细胞内的一种名为“频率”（Frequency）的生物钟基因起了变化,与其对应的“频率”蛋白质在锂盐的作用下分解速度变慢了,这就好比水箱的出水口变窄了,换一次水的时间自然也就延长了.锂盐正是通过这个办法调整了人体内的生物钟,缓解了病情.

另一种被研究得很透彻的模式生物果蝇也有时差问题,这甚至影响到了果蝇的寿命.美国俄勒冈州立大学的科学家曾经做过一个实验,将一群生物钟基因天生有缺陷的果蝇按照年龄分成老中青3组,然后分别用高浓度的氧气短暂地刺激它们.高浓度氧对果蝇有一定的伤害作用,相当于为果蝇制造了一种生存压力.实验结果表明,如果刺激发生在青年组,则对果蝇的寿命没有影响.但如果刺激发生在中年组和老年组,则果蝇的寿命就会相应地降低.其中中年组的平均寿命降低了12%,老年组的平均寿命降低了20%.

不但如此,中老年组果蝇的运动能力也受到了不同程度的影响,它们的中枢神经系统发生了退行性损伤,类似人类的阿尔兹海默病.

这个实验说明,不规律的生活对生物体适应环境的能力有负面影响,生物体在年轻时也许能够抵抗这种负面影响,可一旦进入中年,各种生理机能逐渐退化,此时如果生活再不规律,后果就很容易显现出来.

这方面的人体试验尚未完成,但我们有理由相信人类也遵循类似的规律.换句话说,一个人年纪越大,生活就应该越规律,让生物钟保持稳定.

除了熬夜和长途飞行外,还有什么会破坏一个中年人的生物钟呢?根据台北医学院吕思洁教授所做的研究,过量的酒精能够破坏生物钟基因的mRNA生产过程,从而打乱人体正常的生物钟节律.所以说,中老年读者们如果想健康长寿的话,酒还是要少喝为妙.