拨动人体“生物钟”
作者：张荔子 来源：《健康报》2004.04.14 报道
太阳每天从东边升起，从西边落下，一年有四季，一天有24小时，如此周而复始。我们生活在很有节律的自然界。近日在中国科学院心理研究所年会上，对生物钟研究做出重要贡献的美国康奈尔大学医学院的孙中生博士，报告了“对生物钟从行为到分子多层次研究”的新进展，令人兴趣盎然。科学家试图通过解密生物钟，解释生命现象和规律，重新设计对某些疾病的治疗方案和治疗药物。
关注“生物钟”由来已久
自然界的节律无所不在，同样体现在生物系统中，例如花开花落的植物、昼伏夜出的动物，人的生理周期，甚至每日的心率、体温、细胞新陈代谢等都呈现24小时的节律。人类关注生物钟由来已久。1729年法国科学家将一种白天树叶张开，晚上合上的植物从室外搬到地窖中，结果发现，在没有光照的地窖中，树叶依然开闭如同在室外一般。19世纪英国科学家将不同时间开放花的植物组成一个时钟，结果每天看着花开花落就可以知道时间了。或许这就是“生物钟”的由来。
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孙中生博士说，人类最熟悉也是最普遍的生物钟莫过于日起夜睡。本世纪曾有科学家做过实验，将人关在没有阳光的地下室。每到吃饭的时间就去送饭，结果发现被试者的生物节律每天向后漂移1～2个小时。当不定时送饭时，这种节律更是向后漂移到27小时左右。这说明人体内的生物钟并非24小时，生物钟是因人而异的，有的人喜欢晚睡晚起，他的生物钟就大于24小时，喜欢早睡早起的人生物钟往往小于24小时，不完全是生活习惯使然。
那么，生物钟是遗传的，还是后天适应环境获得的？为解开这个迷，在过去50年中人类做过很多科学试验。他们给那种树叶昼开夜闭的植物8个小时光照，8个小时黑暗，如此循环试图改变植物的生物节律，结果却发现，一旦回到自然环境，树叶开闭马上返回24小时的节律。科学家还发现在哺乳动物中，上视交叉核(SCN)是主控生物节律的，一旦被破坏，动物便玩睡无度，失去了生物节律。科学家又做了一项有趣的实验：他们让老鼠在15小时黑暗和15小时光照的节律中生活，繁殖了25代，当第25代鼠辈子孙回归地面时，它们的生物钟也马上返回了24小时的节律。这项实验充分证明了生物钟的遗传特征。除了遗传性，科学家还发现了各种环境因素能够调节生物钟，其中最重要的环境因素是光线。实验证明光周期的改变能引起生物钟的改变，而且在24小时内不同时段的光刺激能使生物钟向不同的方向调节，因此生物钟是遗传和环境共同作用的结果。
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果蝇老鼠对研究“生物钟”的贡献
对生物钟的研究，随着上世纪80年代分子生物学的发展进入收获季节。1971年英国科学家在他研究的果蝇中发现了一只特殊果蝇，它的生物钟只有21小时。科学家花了14年，1985年才找到了引起这个果蝇生物钟异常的基因。这就是人类第一次发现与生物钟相关的基因，这个基因命名为period——“周期”。在克隆了第一个果蝇生物钟基因的13年内，科学家一直试图克隆该基因在其他物种，尤其是哺乳动物的类似基因，但一直未能成功。1997年《细胞》杂志上发表了一篇论文，科学家通过对上万只实验鼠的研究，发现了一只实验鼠的生物钟周期是27小时，并定位克隆了这个核酸发生变异的基因，命名为“时钟”基因——ClockGene。
与此同时，孙中生博士为了克隆乳腺癌基因，正在对17号染色体基因进行大规模的筛选。他们意外发现，其中有一个基因与果蝇的生物钟基因“周期”呈现一定的序列类似性，因此假设该基因是果蝇“周期”在哺乳动物中具有同等功能的类似基因。他们马上开始了动物实验，证实了这一假设。经过每3小时捕杀几只实验鼠，记录下小鼠“周期”基因在不同器官中的表达谱，他们发现“周期”基因有24小时表达节律，同时该基因的表达能随光周期的改变而变化。作为第一作者，孙中生以《日晷》为名将论文发表在1997年的《细胞》杂志上。该发现因揭示了生物钟的分子生物学基础，被《科学》杂志评为当年十大科技突破。
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利用“生物钟”防治疾病
人类基因图谱显示，人与老鼠的基因同源性高达98%～99%。解密老鼠生物钟基因对破解人类生物钟基因的意义重大。1997年，孙中生博士等着手人体验证“周期”等生物钟基因。有3名自愿者每两个小时为他们捐献5毫升血液，用于检测白细胞中生物钟基因的表达。结果他们发现，生物钟基因在人白细胞中呈现24小时谐振表达。这时的孙中生已是课题主持人，作为末尾署名作者，将研究成果发表在2003年12月的《血液》杂志上。这项发现在世界上同样引起了极大的轰动。
研究生物钟有什么用？做过国际旅行的人都体会过时差反应。其实除了睡眠，心率、血压、体温等体内一切生命活动，如蛋白质的合成或消亡都呈现24小时的节律。生物钟不但存在于大脑中，而且反映在血液循环、内分泌和各种器官功能中。各器官的生物钟调整所需的时间不同，睡眠两三天就可调整过来，但体内器官及循环系统的生物钟却需要两三周的时间调整。这就是为什么很多人在国际旅行期间会出现内分泌改变的重要原因。
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孙中生博士说，目前所知24小时节律大约是由11个基因控制，开展生物钟的基础科研并非要取得什么立竿见影的实用价值，但生物钟的确与人类健康密切相关。生物钟紊乱可以引起疲倦、精神无法集中，胃肠消化道紊乱等很多身体不良反映和疾病。长期失眠的人更会因生物钟紊乱带来精神或躯体的疾病。如果能了解生物钟的工作原理，找到生物钟在体温、血液中的标志，就能以此了解体内各种代谢情况从而控制生理行为。这样不但可以认识和避免很多相关疾病，还可以指导设计最佳治疗方案和服药时间。近年科学实验中发现，由于人体体温、器官、血液、细胞等新陈代谢有24小时节律，所以很多药物只在某段时间使用最有效。例如，肿瘤细胞分化也有节律，放疗、化疗只在一天中的某3～4个小时内有效。现在孙中生博士正积极筹建行为遗传中心，并将在中国开展生物钟的研究，他希望该研究能对提高人类生活质量及健康有所帮助。, 百拇医药
太阳每天从东边升起，从西边落下，一年有四季，一天有24小时，如此周而复始。我们生活在很有节律的自然界。近日在中国科学院心理研究所年会上，对生物钟研究做出重要贡献的美国康奈尔大学医学院的孙中生博士，报告了“对生物钟从行为到分子多层次研究”的新进展，令人兴趣盎然。科学家试图通过解密生物钟，解释生命现象和规律，重新设计对某些疾病的治疗方案和治疗药物。
关注“生物钟”由来已久
自然界的节律无所不在，同样体现在生物系统中，例如花开花落的植物、昼伏夜出的动物，人的生理周期，甚至每日的心率、体温、细胞新陈代谢等都呈现24小时的节律。人类关注生物钟由来已久。1729年法国科学家将一种白天树叶张开，晚上合上的植物从室外搬到地窖中，结果发现，在没有光照的地窖中，树叶依然开闭如同在室外一般。19世纪英国科学家将不同时间开放花的植物组成一个时钟，结果每天看着花开花落就可以知道时间了。或许这就是“生物钟”的由来。
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孙中生博士说，人类最熟悉也是最普遍的生物钟莫过于日起夜睡。本世纪曾有科学家做过实验，将人关在没有阳光的地下室。每到吃饭的时间就去送饭，结果发现被试者的生物节律每天向后漂移1～2个小时。当不定时送饭时，这种节律更是向后漂移到27小时左右。这说明人体内的生物钟并非24小时，生物钟是因人而异的，有的人喜欢晚睡晚起，他的生物钟就大于24小时，喜欢早睡早起的人生物钟往往小于24小时，不完全是生活习惯使然。
那么，生物钟是遗传的，还是后天适应环境获得的？为解开这个迷，在过去50年中人类做过很多科学试验。他们给那种树叶昼开夜闭的植物8个小时光照，8个小时黑暗，如此循环试图改变植物的生物节律，结果却发现，一旦回到自然环境，树叶开闭马上返回24小时的节律。科学家还发现在哺乳动物中，上视交叉核(SCN)是主控生物节律的，一旦被破坏，动物便玩睡无度，失去了生物节律。科学家又做了一项有趣的实验：他们让老鼠在15小时黑暗和15小时光照的节律中生活，繁殖了25代，当第25代鼠辈子孙回归地面时，它们的生物钟也马上返回了24小时的节律。这项实验充分证明了生物钟的遗传特征。除了遗传性，科学家还发现了各种环境因素能够调节生物钟，其中最重要的环境因素是光线。实验证明光周期的改变能引起生物钟的改变，而且在24小时内不同时段的光刺激能使生物钟向不同的方向调节，因此生物钟是遗传和环境共同作用的结果。
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果蝇老鼠对研究“生物钟”的贡献
对生物钟的研究，随着上世纪80年代分子生物学的发展进入收获季节。1971年英国科学家在他研究的果蝇中发现了一只特殊果蝇，它的生物钟只有21小时。科学家花了14年，1985年才找到了引起这个果蝇生物钟异常的基因。这就是人类第一次发现与生物钟相关的基因，这个基因命名为period——“周期”。在克隆了第一个果蝇生物钟基因的13年内，科学家一直试图克隆该基因在其他物种，尤其是哺乳动物的类似基因，但一直未能成功。1997年《细胞》杂志上发表了一篇论文，科学家通过对上万只实验鼠的研究，发现了一只实验鼠的生物钟周期是27小时，并定位克隆了这个核酸发生变异的基因，命名为“时钟”基因——ClockGene。
与此同时，孙中生博士为了克隆乳腺癌基因，正在对17号染色体基因进行大规模的筛选。他们意外发现，其中有一个基因与果蝇的生物钟基因“周期”呈现一定的序列类似性，因此假设该基因是果蝇“周期”在哺乳动物中具有同等功能的类似基因。他们马上开始了动物实验，证实了这一假设。经过每3小时捕杀几只实验鼠，记录下小鼠“周期”基因在不同器官中的表达谱，他们发现“周期”基因有24小时表达节律，同时该基因的表达能随光周期的改变而变化。作为第一作者，孙中生以《日晷》为名将论文发表在1997年的《细胞》杂志上。该发现因揭示了生物钟的分子生物学基础，被《科学》杂志评为当年十大科技突破。
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利用“生物钟”防治疾病
人类基因图谱显示，人与老鼠的基因同源性高达98%～99%。解密老鼠生物钟基因对破解人类生物钟基因的意义重大。1997年，孙中生博士等着手人体验证“周期”等生物钟基因。有3名自愿者每两个小时为他们捐献5毫升血液，用于检测白细胞中生物钟基因的表达。结果他们发现，生物钟基因在人白细胞中呈现24小时谐振表达。这时的孙中生已是课题主持人，作为末尾署名作者，将研究成果发表在2003年12月的《血液》杂志上。这项发现在世界上同样引起了极大的轰动。
研究生物钟有什么用？做过国际旅行的人都体会过时差反应。其实除了睡眠，心率、血压、体温等体内一切生命活动，如蛋白质的合成或消亡都呈现24小时的节律。生物钟不但存在于大脑中，而且反映在血液循环、内分泌和各种器官功能中。各器官的生物钟调整所需的时间不同，睡眠两三天就可调整过来，但体内器官及循环系统的生物钟却需要两三周的时间调整。这就是为什么很多人在国际旅行期间会出现内分泌改变的重要原因。
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孙中生博士说，目前所知24小时节律大约是由11个基因控制，开展生物钟的基础科研并非要取得什么立竿见影的实用价值，但生物钟的确与人类健康密切相关。生物钟紊乱可以引起疲倦、精神无法集中，胃肠消化道紊乱等很多身体不良反映和疾病。长期失眠的人更会因生物钟紊乱带来精神或躯体的疾病。如果能了解生物钟的工作原理，找到生物钟在体温、血液中的标志，就能以此了解体内各种代谢情况从而控制生理行为。这样不但可以认识和避免很多相关疾病，还可以指导设计最佳治疗方案和服药时间。近年科学实验中发现，由于人体体温、器官、血液、细胞等新陈代谢有24小时节律，所以很多药物只在某段时间使用最有效。例如，肿瘤细胞分化也有节律，放疗、化疗只在一天中的某3～4个小时内有效。现在孙中生博士正积极筹建行为遗传中心，并将在中国开展生物钟的研究，他希望该研究能对提高人类生活质量及健康有所帮助。, 百拇医药