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生物鐘又稱生理鐘。它是生物體內的一種無形的“時鐘”，實際上是生物體生命活動的內在節(jié)律性，它是由生物體內的時間結構序所決定。
通過研究生物鐘，目前已產生了時辰生物學、時辰藥理學和時辰治療學等新學科�？梢�，研究生物鐘，在醫(yī)學上有著重要的意義，并對生物學的基礎理論研究起著促進作用。
人體隨時間節(jié)律有時、日、周、月、年等不同的周期性節(jié)律。例如人體的體溫在24小時內并不完全一樣，早上4時最低，18時最高，相差 l℃多。人體的正常的生理節(jié)律發(fā)生改變，往往是疾病的先兆或危險信號，矮正節(jié)律可以防治某些疾病.
許多學者的研究指出，按照人的心理、智力和體力活動的生物節(jié)律，來安排一天、一周、一月、一年的作息制度，能提高工作效率和學習成績，減輕疲勞，預防疾病防止意外事故的發(fā)生(所謂智力生物節(jié)律，就是人一天中有時記憶力好，有時則差，有一定的規(guī)律，如有的人早上5—9時記憶力好，而另一些人則是晚上記憶力好等等)。反之假如突然不按體內的生物鐘的節(jié)律安排作息，人就會在身體上感到疲勞、在精神上感到不舒適。
地球上幾乎所有生物都通過“節(jié)律鐘”調節(jié)晝夜24小時的生理循環(huán)，包括體溫變化、血壓升降、大腦靈活度增減等�？茖W家們已經知道光的變化是生物晝間節(jié)律最基本的激勵因素之一，與此相關的一些基因也開始被鑒別出來。但是具體機制仍然很不清楚，環(huán)境變化到底如何激勵生物鐘作用？本期《科學》有兩篇研究報告都試圖回答這個問題。這兩項獨立研究都指出，生物細胞中的光敏區(qū)——感光體在轉化外界信息驅動節(jié)律鐘的過程中扮演了重要角。Scripps研究所的Somers等以植物為研究對象，揭示了植物感光體共同作用響應光強變化并驅動節(jié)律鐘的過程。北卡羅利納醫(yī)學院的Thresher等則以老鼠為研究對象，得出了相似的結論。植物和動物感光體功能的相似性表明，節(jié)律信息的輸入路徑是在整個進化歷程中保存下來的。
許多生物都存在著與時間有關的有趣現象，例如在南美洲的危地馬拉有一種第納鳥，它每過30分鐘就會“嘰嘰喳喳”地叫上一陣子，而且誤差只有15秒，因此那里的居民就用它們的叫聲來推算時間，稱為“鳥鐘”；在非洲的密林里有一種報時蟲，它每過一小時就變換一種顏色，在那里生活的家家戶戶就把這種小蟲捉回家，看它變色以推算時間，稱為“蟲鐘”；在我國黃海的一個小島上生活的驢也能準確報時，它每隔一小時就“嗷嗷”地叫一次，誤差只有3分鐘，被當地人稱為“驢鐘”。
在植物中也有類似的例子。在南非有一種大葉樹，它的葉子每隔2小時就翻動一次，因此當地居民取其名為“活樹鐘”；在南美洲的阿根廷，有一種野花能報時，每到初夏晚上8點左右便紛紛開放，被稱為“花鐘”；在我國新疆的草原上，生長著一些奇特有趣的花，其中淡黃色的小圓花在早晨7、8點鐘開放，橙紅色的蝶形花則開放于中午12時，而白色小花則到了晚上7、8點鐘準時開放，每次開花的.時間都固定不變。
早在19世紀末，科學家就注意到了生物體具有“生命節(jié)律”的現象，以便分辨白天黑夜，調整作息機能，而且發(fā)現人的生理、體力變化和疾病產生等也都具有周期性。人們體溫的升降，心率的速緩，血壓的高低，以及激素排放量的多少，新陳代謝的快慢，免疫反應的徐疾，甚至人的情緒的沮喪與歡欣、心煩意亂與耳聰目明、昏昏欲睡與精神煥發(fā)等等，無不受體內極復雜的“生物鐘”所控制。到了20世紀中葉，生物學家又根據生物體存在周期性循環(huán)節(jié)律活動的事實，創(chuàng)造了“生物鐘”一詞。不過，“生物鐘”的位置到底在何處，卻至今仍然沒有定論。
傳統(tǒng)的觀點認為，“生物鐘”應該存在于大腦中，但對于具體位置的說法卻又各持己見。最早人們以為“生物鐘”是通過眼部視覺神經將日光信息傳送到大腦加以控制，但實驗證明眼睛雖然是人體最重要的視覺器官，但與生物鐘的調整無關，盲人也具有時差的苦惱就是一個佐證。后來產生了外界信息所導致的外源性學說、生物體內在因素決定的內源性學說和生物體與環(huán)境相互作用的綜合學說等。有人認為 “生物鐘”的確切位置在下丘腦前端，視交叉上核內，該核通過視網膜感受外界的光與暗，使之和體內的時鐘保持同一節(jié)奏。也有人認為“生物鐘”現象與體內的褪黑素也有密切的關系，褪黑素的產生受黑暗刺激和光線抑制的影響。臨床實驗證明服用褪黑素后人的“生物鐘”會發(fā)生較大的變化。由于褪黑素是由松果腺所分泌，因此“生物鐘”也應該位于松果體上。還有人認為，下丘腦所產生的抗利尿激素通過兩條途徑在體內制造出來棗既通過日夜工作，又通過只在夜間工作。因此，對日光和黑暗的生化反應，可能是由上述兩個過程之間的平衡所制約的。
最近一些年的研究結果表明，“生物鐘”甚至可能遍布全身，從細菌到人類，幾乎所有活生物的每個細胞，都存在控制生理節(jié)律的“生物鐘”。例如對于雄性動物來說，睪X里就有最明顯的周期基因。另外一個實驗指出，人的膝后就有“生物鐘”，當用強光照射膝蓋后方部位的部位時，就能調整人體的“生物鐘”3小時左右。這個實驗結果將為苦于經過長途飛行而需要倒時差的人、苦于季節(jié)性情緒低落的人，以及苦于睡眠習慣混亂的人等帶來了福音，他們都可以采用此法進行調整或治療了。
各種生物生命活動的內在節(jié)奏性。這種節(jié)奏像鐘表計時那樣周期性地變化，調節(jié)著生物生理活動的步伐，又叫生理鐘。植物在每年的一定季節(jié)開花；海灘動物在潮汐周期的一定時期產卵；昆蟲在一定時間羽化等，這些都是通過生物鐘的作用。最近發(fā)現人體“生物鐘”位于視交叉上核的區(qū)域。由腦垂體分泌的一種降黑素定時定量地“操縱”著視交叉上核區(qū)，這種激素能調撥人體生物鐘。視交叉上核區(qū)隱藏在腦內深下部，與眼睛相聯系。這就是生物鐘受明暗周期變化影響而有規(guī)律地運行的關鍵。掌握人體生物鐘變化，安排自己的生活節(jié)律，提高工作效率，改變時間質量，對每個人都是必要的。生物鐘是生物長期進化的產物，生物鐘的研究將推動生物、醫(yī)學、農業(yè)、畜牧業(yè)等部分的發(fā)展。
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