地球在圍繞太陽旋轉時，產生了一種以24小時為週期的光暗和溫度的週期，地球的生命對這種迴圈的光暗週期的長期適應，演化出一個內在的計時機制，這就是生物鐘。生物鐘是人類身心健康的基石。
賽先生說
蘇州科學文化講壇 精選07
王晗 | 燃燒吧，生命的鐘！
王晗：國家重大科學研究計劃（973）專案首席科學家，蘇州大學特聘教授、博士生導師，蘇州大學生物鐘研究中心主任。
模式生物斑馬魚
今天，我給大家談談“生物鐘與健康”。在講之前，我想給大家介紹一下我們多年的研究夥伴——斑馬魚。斑馬魚是一種熱帶淡水魚，它的身體側面有像斑馬一樣的條紋。
為什麼要用斑馬魚呢？就現代的生物醫學研究而言，我們總的目標是要解決人類的疾病問題。但是，我們不能用人來做實驗，只能藉助模式生物，比如大家常說的小白鼠。
與小白鼠相比，斑馬魚有許多優勢：首先，它比較小，可以大規模地飼養；其次，斑馬魚發育很快，從受精卵到長成成體再產卵的時間大約是2個多月，而且產量還很高。
也就是說，從單細胞，經過一天的發育，你就可以看到它的像人一樣的大腦、像人一樣的心臟。它的心臟在跳動，血液在流動，都看得清清楚楚。
實驗室模式生物：斑馬魚
要注意的是，斑馬魚是體外受精、體外發育的，可以不用像小白鼠及其他物種一樣，以殺雞取卵的方式犧牲母體來研究胚胎。
斑馬魚的作用遠遠不止這些，我們還可以研究它的學習和記憶，研究它的行為，研究它的睡眠，同時還可以研究精神病。
有一位歌手大家可能都很喜歡，姚貝娜。她有一首歌叫《魚》，歌詞裡有一句“我是一隻魚, 只有七秒的記憶”。我第一次聽到這首歌，是在飛機上，歌聲非常感人，催人淚下，但最後這句歌詞，從科學角度看是有問題的，魚的記憶真的只有7秒嗎？
我們來看一種斑馬魚的近親魚。這種魚非常聰明，稍加訓練，在足球場上可以破網得分，在橄欖球場上可以觸地得分，在籃球場上可以帶球上籃。還可以做出鑽地洞、跑馬樁這些複雜行為。顯然，這些都不是7秒的記憶力能完成的。
會踢足球的魚，圖源中新網
在我們實驗室，我們用斑馬魚研究精神病。斑馬魚也是寵物魚，遊得非常慢，觀賞它們，可以陶冶情操，但是當我們把斑馬魚的生物鐘基因per1b敲除，你可以明顯看到這條斑馬魚突變體遊得非常快，表現為多動症，並影響了它的學習和記憶，同時也影響了其他的生理過程。
現在切入我們今天的主題“生物鐘”。
什麼是生物鐘
生物鐘是我們內在的計時機制，像鐘錶一樣，可以告訴我們一天24小時的時間。生物鐘，是因為地球在圍繞太陽旋轉時產生了，這種以24小時為週期的光暗和溫度的週期，地球的生命對這種迴圈的光暗週期的長期的適應，從而演化出內在的計時機制。
生物鐘無處不在，幾乎所有的生命，從單細胞的生物到人，到植物、動物，都有內在的計時機制。而且，人體內的各種器官，甚至每個細胞都有這種生物鐘。
生物鐘有什麼好處呢？生物鐘賦予了生命能夠預測環境變化，從而更好地協調內在的生命活動的能力。比如說，早起的鳥兒有蟲吃。
半個多世紀以來的生物鐘研究，揭示了生物鐘是怎樣運作的。我們知道，人體內有一組基因，它們晚上比較活躍，它們能夠調控另一組早上活躍的基因。我們分別叫它們正向因子和負向因子。
正向因子和負向因子形成一個負反饋環路，用於調節生物鐘。三位美國科學家因為發現了這種生物鐘調節機制，榮獲了2017年諾貝爾生理學和醫學獎。
2017年諾貝爾生理學和醫學獎
獲獎理由：發現控制晝夜節律的分子機制
生物鐘有多重要？大家都聽過貝多芬的《命運交響曲》，氣勢磅礴、震撼人心！任何一首優秀的交響樂都需要多種器樂之間的配合，在正確的時間發音。在這裡，樂隊指揮是至關重要的、不可或缺的。
如果我們把人體比作一首奇妙的交響樂，那麼是誰在指揮著人體的交響樂呢？是大腦嗎？大腦在這裡只是鋼琴。是心臟嗎？心臟只能做打擊樂。是肝臟嗎？肝臟是非常低調的，是一種低音樂器。指揮人體交響樂的是身體無處不在的、非常重要的生物鐘！
生物鐘研究起源於1960年代，但是在我們國家，兩千年前，就有非常驚人的生物鐘的論述。
在《黃帝內經》中就描述，我們古人把一天24小時分成12個時辰。經過長期觀察和嚴密的推理，古代人提出了“中國生物鐘理論”：比如“子時”相對於“膽”，“午時”相對於“心”，暗示我們的內在器官每天都有興衰的規律。
這種理論被古人應用到實踐中，形成了治療各類疾病並指導養生的理論。更令人驚奇的是，這些理論和現在大量的生物鐘研究結論是不謀而合的。
實際上，現在的生物鐘研究展示了我們體內許多的生命過程、生理過程，比如體溫、心跳、血壓、激素的合成等等都是有節律的。
晚上睡覺之前要產生褪黑激素，而白天要產生皮質酮激素和五羥色胺。可以說，正常的生物鐘、健康的生物鐘是人類身心健康的基石。那麼，生物鐘紊亂會有什麼樣的後果呢？
生物鐘紊亂的結果
我們首先談談睡眠。睡眠至關重要，我們一生中三分之一的時間都在睡眠中度過。
在工業化之前，人類的生活方式是日出而作，日落而息。現代社會的發展，使得我們白天的照光時間少了，晚上照光時間多了，這樣就擾亂了生物鐘，導致睡不著、睡不醒、睡不好。睡不好覺就會影響第二天工作，長期睡不好覺就會導致很多疾病的發生。
過去的幾十年，全球都面對著代謝性問題。經濟的騰飛和生活方式的鉅變，加劇了代謝性疾病在我們國家的蔓延。
保守估計，我們有1億人得了糖尿病，2億人得了肥胖病。其中很多都是因為生活方式的不健康造成的，比如說晚上暴露光照。光照不正常，飲食時間不正常，比如說喜歡吃夜宵，從而導致生物鐘紊亂。
研究表明，從事倒班的或加班的睡眠少的人容易發胖，而且這些容易發胖的人，他們的體質指數增加，瘦素降低，飢餓素增高。
生物鐘紊亂還會造成腫瘤，這是因為腫瘤細胞本身就是生物鐘紊亂的細胞。生物鐘正常會調控細胞的分裂。生物鐘紊亂以後，這些細胞就不停地分裂，那就造成了腫瘤。
研究表明，長期上夜班的護士和作跨時區洲際旅行的空姐，她們是乳腺癌和子宮內膜癌的高發人群。早在 2017年，世衛組織透過長期研究，宣佈夜間工作環境是致癌的因子。這是生物鐘紊亂對女同胞的影響。
生物鐘紊亂還會影響生殖。在我們國家，人口質量和生殖健康面臨著巨大挑戰。有一組資料表明，目前不育症的比例高達15%；出生缺陷更加驚人，幾乎每半分鐘就有一名缺陷兒出生。這裡，有很多病因都與生物鐘紊亂有關。
許多研究包括我們自己的研究表明，生物鐘紊亂會導致內分泌紊亂，進而導致生殖週期紊亂，然後導致不孕不育症、畸形兒的出現。
生物鐘紊亂還會導致精神疾病。我一開始提到，我們建立了小兒注意力缺陷多動症斑馬魚模型。另外一種可怕的精神疾病就是抑鬱症。
抑鬱症患者情緒低落、缺乏動力、感到絕望，失去了對生活的熱情。更可怕的是抑鬱症重症患者，他們有自殺傾向。許多研究包括我們實驗室的研究發現，生物鐘基因的突變和生物鐘的紊亂會導致內分泌和神經系統紊亂，進而導致抑鬱症。
最後，我想告訴大家，生物鐘的紊亂會導致組織器官提前衰老。衰老最容易看到的是面板。面板好的人，他們面板細胞的增生能力是比較強的，這是生物鐘控制的。另一方面，每天的DNA損傷要在晚上修復，這也是生物鐘控制的。如果生物鐘紊亂，可增殖細胞數量會減少，就加快了面板的老化。
此外，研究表明，長期的生物鐘紊亂會導致身體呈現亞健康，罹患各種疾病，甚至縮短壽命。利用小白鼠研究，發現長期擾亂小白鼠的生物鐘會縮短其壽命。
怎樣才有健康的生物鐘
我想給大家一些建議。因為光對生物鐘非常重要，而且我們現在照光少，所以，首先要去曬太陽，用太陽光點燃你體內的生物鐘。
另外要合理飲食，這裡特別要強調的是，睡前3個小時不要進食。夜宵美味，但還是儘量少吃。然後，要有充足的睡眠，特別是要避免在睡眠期前使用強光照射，因為強光照射會抑制褪黑激素的合成。
成人一般要保證7-8小時睡眠，重要的是不要熬夜。還要保持很好的情緒，管理好情緒。我們知道，生物鐘紊亂會導致情緒性疾病，這些疾病反過來也會影響生物鐘，所以保持積極的心態是非常重要的。最後要保持適當的鍛鍊。如果要鍛鍊，下午時間比較好，因為那時身體的反應最快。
最後，希望你有一個健康的生物鐘！
編輯：金子
攝影：葛老師
部分圖片源自網路
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