生物钟研究新进展

李荒

生物钟的主要职能是控制生物节律。毫无疑问，生物节律中表现得最为明显的是睡眠和睡醒的交替。实际上，我们的生理和心理机能在昼夜范围内都有一定的变化规律，这被称为昼夜节律。昼夜节律是生物节律中最重要的节律。现在已经清楚，生物钟是位于中枢神经系统上的一群神经细胞团，起主导作用的是下丘脑视交叉神经中心，是大脑的主要部位，控制神经内分泌，监督着生命过程的一些昼夜节律，如体温变化、心脏收缩、血液循环、呼吸频率、分泌腺活动等。研究生物钟首先就是研究生物节律起始于何时。

对起始时间，世界各国专家的认识并不一致。有些专家认为，生物节律在胎儿阶段就已开始；另一些专家认为，应从出生时开始；还有一些专家认为，在婴儿出生后才形成和开始。可是最新的研究成果认为，以上三种意见都不很全面，最合理的认识应该是各种不同功能的生物节律，分别在生命的不同发展时期产生和开始。现在，专家们都承认，即使是哺乳动物也没有统一的生物节律，也就是说没有统一的生物钟。各种生物为了建立起自身的生物钟，依靠了光信号如黄昏和黎明的周期性变化，使机体的生物节律和环境变化同步。各种生物节律都在不停顿地工作，其中大部分形成了昼夜循环周期，但这种周期并不完全是24小时，多数接近25小时。影响生物节律的因素当然也是白天和黑夜的交替，还有噪音和寂静、温热和寒冷的交替等。对人而言，社会方面的因素有工作和休息的交替等。

人之初为胎儿。胎儿的情况又如何呢？研究人员通过试验证明，胎儿从母体获得了部分生长发育节律，开始得也较早。而多数生物的昼夜节律则是从出生后第三周末才开始逐渐形成的。早在十几年前，日本学者发现幼鼠体内存在着生物钟，同时查明，一种（球腺体）酶在其出生后4天开始控制大部分昼夜节律，而且幼鼠和母鼠的生物节律完全同步。于是得出结论说：和母体同步的生物钟，是出生后4天内接通的。另外一些专家也在寻找接通生物钟的准确时间。他们使用了示踪放射性同位素，获得了可靠证据，证明胚胎的下丘脑细胞的新陈代谢存在着昼夜节律，并且测定胎儿降生前3天就已表现出明显的节律性。现在更已查明，胎儿的生物节律和母亲的生物节律同步，很少受外界影响。出生后，假如婴儿由乳母哺育，则婴儿的生物节律很快和乳母的生物节律同步，但母亲的作用在婴儿出生后的头一周内不会消失和改变。

更进一步，美国专家戴维斯提出了动物（包括人）生物节律成熟过程的模式。他认为，成熟的第一阶段是在母腹内发育期，和中枢神经系统生物钟联系在一起。第二阶段是神经纤维束在全身接通，表现出昼夜节律。各种功能的生物节律出现后，产生了一定的时间顺序：在生命的第一周首先接通的是触觉，以后才是听觉和视觉。醒和睡的生物节律需经过生命的数周后才能逐渐建立起来，而且不同的个体有不同的个性特点。

生物体内已建立的生物节律在外界影响下是否会改变呢？不久前，美国研究人员以动物为对象进行的试验显示，镇静剂可用作安眠药，能帮助改变生物钟，服用后，可使生物钟提前或拨后，也就是说移动了生物节律的周期。对人所作的试验则表明，跨越了几个时区的长途飞行后，人需2～3天才能恢复正常睡眠，而体内的荷尔蒙分泌则需2～3周时间才能恢复正常。因此，人和其它动物都有可能受外界影响，从而改变生物节律，出现暂时性波动或紊乱。

现在完全有理由认为，镇静剂可直接作用于下丘脑的视交叉神经中心，因而刺激了神经传感器。不久前的研究证明，包含有这类神经传感器的神经元，正好都集中分布在生物钟上面，这可给“按时”治疗提供依据。如大部分荷尔蒙分泌，都受周期波动的制约，这对于治疗来说非常重要，使得机体对药物的反应，由于注射的时间不同而效果大不一样。还有些长期性生物节律，周期为一月、一季或一年，研究影响和改变这些节律也可产生某种效益。例如，有些动物的生殖周期、换毛周期、洄游周期、冬眠周期被我们认识和掌握后，就可以进行定向改变。另外，一些国家目前都已研制成检测人体三节律的仪器和图表，可实际用来检查和测验人体的三种状态，即体力状态（劳动能力、精力）、情感状态（情绪、反应）和智力状态（灵敏性、记忆）。