人人身上都有一座钟表，还有人因此得了诺贝尔奖

我们的生活是由时间统治的，我们用时间这个概念来度量该做的事情。但实际上，早晨把我们叫醒的闹钟，或者告诉我们快迟到了的手表，才是世界上最不自然的钟表。 我们的生理结构，顺应的可能是一个更为古老的生物钟，它甚至是在生物演变开始前，就已经存在的。

生物钟，嵌入到我们人类的基因里，也存在于地球上几乎所有的生命遗传系统中，以24小时为维度运作着。 “生物钟”或者叫做“昼夜节律钟”，能够帮助我们调节睡眠模式、警觉度、心情、体力和血压等等。

在正常情况下，我们人类会在一天内经历24小时的明暗转变，我们身体里的“昼夜节律钟”会使用这个光学信号，将生物学意义上的时间，与现实世界中的白天和黑夜相互对齐。 然后，生物钟可以预测24小时内人身体的不同需求，并且让身体跑在瞬息万变的外界条件之前，微调生理和行为模式。 身体温度下降、血压下降、认知功能下降、疲劳值增加以及睡眠预期都是如此。 在黎明到来之前，新陈代谢会随着我们的苏醒预期而逐渐增加。

昼夜节律钟也可以在同一时间让一切事情静止，这样生理过程可以按照适当的顺序进行。 细胞若想正常工作，需要机体在正确的时间为他们提供正确的材料，因此生物钟必不可少。

成千上万的基因必须按照一定的顺序，相互配合地开启和关闭。 蛋白质，酶，脂肪，碳水化合物，激素，核酸和其他化合物必须在精确的时间窗口被吸收，分解，代谢和产生。 能量的获得也是必不可少的，然后再分配到生长，繁殖，新陈代谢，运动和细胞修复中去。

所有这些过程和许多其他过程都需要耗费能量，它们在正确时间内进行，相互协调，避让开彼此的时间窗口。 假如没有了生物钟，我们内在的生理系统就会陷入一片混乱。

Jeffrey Hall，Michael Rosbash和Michael Young在本周早些时候获得了2017年诺贝尔生理学及医学奖，他们的开创性研究，首次提供了生物钟运作方式的准确理解。 他们使用的研究案例是果蝇。

生物钟如何运作

生物钟的核心是“负反馈循环”，它由以下的事件序列组成。 生物钟基因将时间信息翻译成蛋白质信息，蛋白质的相互作用形成复合物并从细胞的细胞质移动到细胞核中，产生时钟基因的抑制性。 这些抑制性时间蛋白复合物会再次被分解，然后时钟基因重获自由，进一步产生更多的蛋白质信息，日复一日。

在负反馈回路中，蛋白质生产和降解的节奏，接近一个自然日中的24小时循环。

以Hall，Rosbash和Young在果蝇中的发现的时间基因为基础，研究人员又在老鼠，人类和许多其他动物中发现了非常相似的时间基因。 因此，这个在我们身体里滴答作响的生物钟，基本上和昆虫，蠕虫，鱼和鸟类的生物钟没有太大分别。

我们现在知道，“早起族”或“夜猫族”的早晚偏好，似乎也和这些时间基因的微小变化有关，它能够加速或减缓我们的昼夜节律。

昼夜节律紊乱

了解昼夜节律钟的工作模式，以及它们在生物学中的核心作用，让许多领域的研究获得了长足进步。假如我们的生物钟陷入紊乱，那么我们的身体健康可能会受到严重影响。

需要换班的工人白天尝试睡觉，但白天的睡眠通常比晚上的睡眠时长更短，质量更差。因为工人们虽然很累，但由于体内的昼夜节律系统指示身体此刻应该保持清醒。 接着他们又需要在夜间工作，此刻昼夜节律系统却认为身体该睡觉休息了，这导致他们整体的警觉性和工作表现都会降低。 这样的昼夜颠倒其实是让工人们在困倦的时候工作，清醒的时候睡觉。

短暂的昼夜节律系统紊乱可能会对记忆力、问题解决能力、情绪反应和注意力产生很大的负面影响。 多年的夜班工作则会增加心脏病、细菌感染、癌症、Ⅱ型糖尿病和肥胖症的风险。 所以我们不能轻视昼夜节律系统能给我们带来的危险。

昼夜节律紊乱也是当前最具挑战性的一些疾病所共有的特征。 精神疾病如精神分裂症、双相情感障碍和抑郁症; 神经病症如阿尔茨海默病、中风和多发性硬化; 发育障碍如自闭症; 严重的眼睛疾病（包括白内障）均表现出昼夜节律系统的紊乱。

对昼夜节律系统的研究，未来是要了解其紊乱是如何发生的，并根据这些知识，开发新的药物和治疗方法，帮助我们调节生物系统的“内部时间”。这个伟大创新迭出的时代，真是令人无比振奋。

作者：Russell Foster

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翻译：达沃斯博客翻译小组·陈达铿

责编：刘博睿

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