有趣的生物鐘現(xiàn)象
許多生物都存在著有趣的生物鐘現(xiàn)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(huì)“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(shí)間,稱為“鳥鐘”;在非洲的密林里有一種報(bào)時(shí)蟲,它每過一小時(shí)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(shí)間,稱為“蟲鐘”。 在植物中也有類似的例子。在南非有一種大葉樹,它的葉子每隔兩小時(shí)就翻動(dòng)一次,因此當(dāng)?shù)鼐用穹Q其為“活樹鐘”;在南美洲的阿根廷,有一種野花能報(bào)時(shí),每到初夏晚上8點(diǎn)左右便紛紛開放,被稱為“花鐘”。 不僅如此,微小的細(xì)菌也知道時(shí)間。某些單細(xì)胞生物體內(nèi)不僅存在生物鐘,而且這些生物鐘十分精確。
人體內(nèi)的“隱性時(shí)鐘”
萬物之靈的人類,同樣受著生命節(jié)律的支配。什么是人體生物鐘?有人把人體內(nèi)的生物節(jié)律形象地比喻為“隱性時(shí)鐘”??茖W(xué)家研究證實(shí),每個(gè)人從他誕生之日直至生命終結(jié),體內(nèi)都存在著多種自然節(jié)律,如體力、智力、情緒、血壓、經(jīng)期等,人們將這些自然節(jié)律稱作生物節(jié)律或生命節(jié)奏等。人體內(nèi)存在一種決定人們睡眠和覺醒的生物鐘,生物鐘根據(jù)大腦的指令,調(diào)節(jié)全身各種器官以24小時(shí)為周期發(fā)揮作用。 早在19世紀(jì)末,科學(xué)家就注意到了生物體具有“生命節(jié)律”的現(xiàn)象。上世紀(jì)初,德國內(nèi)科醫(yī)生威爾赫姆·弗里斯和一位奧地利心理學(xué)家赫爾曼·斯瓦波達(dá),他們通過長期的臨床觀察,揭開了其中的奧秘。原來,在病人的病癥、情感以及行為的起伏中,存在著一個(gè)以23天為周期的體力盛衰和以28天為周期的情緒波動(dòng)。大約過了20年,奧地利因斯布魯大學(xué)的阿爾弗雷特·泰爾其爾教授,在研究了數(shù)百名高中和大學(xué)學(xué)生的考試成績后,發(fā)現(xiàn)人的智力是以33天為波動(dòng)周期的。于是,科學(xué)家們將體力、情緒與智力盛衰起伏的周期性節(jié)奏,繪制出了三條波浪形的人體生物節(jié)律曲線圖,被形象地喻為一曲優(yōu)美的生命重奏。到了20世紀(jì)中葉,生物學(xué)家又根據(jù)生物體存在周期性循環(huán)節(jié)律活動(dòng)的事實(shí),創(chuàng)造了“生物鐘”一詞。
生物鐘:人的第三只眼
生物鐘的位置到底在何處?傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為,生物鐘應(yīng)該存在于大腦中,但對(duì)于具體位置的說法卻又各不相同。有人認(rèn)為,生物鐘的確切位置在下丘腦前端,視交叉上核內(nèi),該核通過視網(wǎng)膜感受外界的光與暗,使之和體內(nèi)的時(shí)鐘保持同一節(jié)奏。也有人認(rèn)為,生物鐘現(xiàn)象與體內(nèi)的褪黑素有密切的關(guān)系,由于褪黑素是由松果腺所分泌,因此生物鐘也應(yīng)該位于松果體上。 后來產(chǎn)生了外界信息所導(dǎo)致的外源說、生物體內(nèi)在因素決定的內(nèi)源說和生物體與環(huán)境相互作用的綜合說等。 外源說認(rèn)為,某些復(fù)雜的宇宙信息是控制生命節(jié)律現(xiàn)象的動(dòng)因。美國學(xué)者弗蘭克布朗博士認(rèn)為,人類對(duì)廣泛的外界信息,如電場變化、地磁變化、重力場變化、宇宙射線,其他行星運(yùn)動(dòng)周期、光的變化、月球引力等極為敏感,這些變化的周期性,引起了人的生命節(jié)律的周期性。 內(nèi)源說認(rèn)為,生命節(jié)律是由人體自身內(nèi)在的因素決定的。對(duì)夜間活動(dòng)的倉鼠的試驗(yàn)表明,在外界條件變化的情況下,如在與地球自轉(zhuǎn)方向相反的條件下,仍然有相似的節(jié)律。人在恒溫和與外界隔絕的地下,也表現(xiàn)出近似于24小時(shí)的節(jié)律,因此,人的生命節(jié)律是由人自身的因素造成的。 綜合說是人體與環(huán)境相互作用的理論。
生物鐘基因普遍存在于生物界,其作用在于產(chǎn)生和控制晝夜節(jié)律的運(yùn)轉(zhuǎn)。生物鐘基因及其編碼的蛋白質(zhì)組成反饋回路,維持振蕩系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)行并與環(huán)境周期保持同步,各級(jí)進(jìn)化水平物種生物鐘的基因組成和控制途徑有同有異。
據(jù)專家介紹,人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了12個(gè)與生物鐘相關(guān)的基因,生物鐘不但影響人的身心健康,而且可以在治療疾病中發(fā)揮重要的作用。
20世紀(jì)80年代,由于分子生物學(xué)的發(fā)展,生物鐘的研究取得了突破性的進(jìn)展。1971年英國科學(xué)家在其研究的果蠅中發(fā)現(xiàn)了一只特殊果蠅,它的生物鐘只有21小時(shí)??茖W(xué)家花了14年時(shí)間,直到1985年才找到了引起這個(gè)果蠅生物鐘異常的基因。這就是人類第一次發(fā)現(xiàn)與生物鐘相關(guān)的基因,這個(gè)基因被命名為period———“周期”。科學(xué)家一直試圖克隆該基因在其他物種,尤其是哺乳動(dòng)物的類似基因,但一直未能成功。1997年《細(xì)胞》雜志上發(fā)表了一篇論文,科學(xué)家通過對(duì)上萬只實(shí)驗(yàn)鼠的研究,發(fā)現(xiàn)了一只實(shí)驗(yàn)鼠的生物鐘周期是27小時(shí),并定位克隆了這個(gè)核酸發(fā)生變異的基因,命名為“時(shí)鐘”基因—ClockGene。 與此同時(shí),孫中生博士等為了克隆乳腺癌基因,對(duì)17號(hào)染色體基因進(jìn)行大規(guī)模的篩選。他們發(fā)現(xiàn),其中有一個(gè)基因與果蠅的生物鐘基因“周期”呈現(xiàn)一定的序列類似性,因此假設(shè)該基因是果蠅“周期”在哺乳動(dòng)物中具有同等功能的類似基因。通過動(dòng)物實(shí)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn)“周期”基因有24小時(shí)表達(dá)節(jié)律,同時(shí)該基因的表達(dá)能隨光周期的改變而變化。這一發(fā)現(xiàn)因揭示了生物鐘的分子生物學(xué)基礎(chǔ),被評(píng)為當(dāng)年10大科技突破之一。 研究表明人類生物鐘一天慢18分
人類的生物鐘同時(shí)鐘并不同步。日本科學(xué)家近日發(fā)表研究論文說,他們發(fā)現(xiàn)人類生物鐘的周期是24小時(shí)18分。而其它動(dòng)物和植物的這種生物鐘與時(shí)鐘差距更明顯,一些動(dòng)物的生物鐘周期是23小時(shí)至26小時(shí),而植物是從22到28小時(shí)。
研究者認(rèn)為這種現(xiàn)象可以用達(dá)爾文的進(jìn)化論來解釋。以鳥兒為例,如果它嚴(yán)格按照時(shí)鐘作息的話,那么當(dāng)它每天早上醒來覓食時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn),樹上的蟲子已經(jīng)被先飛入林的鳥兒吃得差不多了。所以嚴(yán)格守時(shí)的生物會(huì)面臨最大的競爭壓力,最終趨于滅亡。 但是為什么生物鐘與時(shí)鐘的不同步不會(huì)累計(jì)起來最終打亂我們的生活規(guī)律,讓我們醒來得一天比一天晚?研究者說,光線會(huì)通過影響體內(nèi)激素水平和體溫等不斷重新設(shè)定生物鐘。
研究者用計(jì)算機(jī)做了一個(gè)模擬生物鐘進(jìn)化的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明,那些對(duì)競爭最有利的生物鐘周期的確是接近24小時(shí),但又不是特別接近。
動(dòng)物皮膚里藏著生物鐘
哺乳動(dòng)物的皮膚組織里存在生物鐘,而且與腦內(nèi)的生物鐘步調(diào)一致。這一發(fā)現(xiàn)有可能用于診斷由生物鐘紊亂導(dǎo)致的各種病癥。
這位科學(xué)家在對(duì)老鼠的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),老鼠的皮膚粘接組織的成纖維細(xì)胞里有大量的生物鐘基因存在。他把存在于腦丘下部的生物鐘叫做“母鐘”,把皮膚等組織細(xì)胞里的生物鐘稱為“子鐘”。他還發(fā)現(xiàn),子鐘和母鐘連動(dòng),而且作用機(jī)制也相同。據(jù)認(rèn)為,包括人在內(nèi)的各種哺乳動(dòng)物的生物鐘結(jié)構(gòu)與機(jī)制大致相同。 “社會(huì)時(shí)差”指人們基于工作和社會(huì)責(zé)任形成的睡眠周期與體內(nèi)生物鐘不同步。 結(jié)果顯示,研究對(duì)象作息越是與生物鐘背離,越可能陷入抑郁、焦慮,同時(shí)幸福感較低。
最佳時(shí)間
每個(gè)人都有自己的“生物鐘”,如果人長時(shí)間改變自己的生活節(jié)律,就會(huì)改變體內(nèi)激素分泌量,導(dǎo)致神經(jīng)紊亂,體內(nèi)生物鐘必然受到影響,因此,要盡可能提倡順應(yīng)人體內(nèi)部規(guī)律的生物鐘養(yǎng)生法。
最佳起床時(shí)間:早晨5-6點(diǎn)鐘是人體生物鐘的“高潮”,體溫升高,此時(shí)起床會(huì)精神抖擻。
最佳飲水時(shí)間:起床后飲水既可補(bǔ)充一夜消耗的水分,又可稀釋血液,有洗滌腸胃、防止血栓形成的作用,餐前1小時(shí)喝一杯水,有助于消化液的分泌,促進(jìn)食欲;睡前飲水,可沖淡血液,使循環(huán)通暢。
最佳工作時(shí)間:上午10時(shí)至下午3時(shí)工作效率最高。一般而言,上午適生物鐘
于腦力勞動(dòng),下午適于體力勞動(dòng)。 最佳午休時(shí)間:人腦的活動(dòng)能力在下午1時(shí)左右為低落,故此時(shí)午睡最佳。
最佳鍛煉時(shí)間:一般下午4時(shí)以后,是進(jìn)行體育鍛煉的最佳時(shí)間,這時(shí)人體耐力上升,肌肉溫度高,血液黏滯性最小,關(guān)節(jié)最靈活。
最佳減肥時(shí)間:飯后1小時(shí)左右,緩速步行20分鐘,有利于消耗熱量,以利減肥。
最佳刷牙時(shí)間:應(yīng)在飯后3分鐘內(nèi)進(jìn)行,因此時(shí)口腔內(nèi)細(xì)菌分解食物殘?jiān)a(chǎn)生的酸性物質(zhì),會(huì)腐蝕和溶解人的牙釉質(zhì),此時(shí)刷牙效果最好。
最佳吃水果時(shí)間:飯前1小時(shí)吃水果有益無害,飯后2小時(shí)吃水果其營養(yǎng)成分最易被吸收。
最佳喝牛奶時(shí)間:睡前喝一杯牛奶,既可補(bǔ)充營養(yǎng),又有助于睡眠。