​催命生物钟

不光人需要倒时差，大自然中的很多生物也有这个需要，因为它们体内都有一座生物钟。

已知最简单的一种需要倒时差的生物名叫红色面包霉，它的学名叫做粗糙脉胞菌（Neurospora crassa），是一种原产于热带地区的霉菌，因为人类最早是在烤好的面包上发现的这种橘红色霉菌，故此得名。这种菌很容易培养，对人体无害，因此很早就被科学家当做生物学研究的实验材料。

正常情况下，红色面包霉菌每24小时制造一批孢子，即使将它们培养在完全无光的环境里它们也照样维持这个节律，只是其周期会缩短至22小时左右。如果用人造光来打乱面包菌的节律，它们一开始会混乱一阵子，但很快就会适应新的周期，和人类的倒时差过程非常相似。倒过时差的人都知道那滋味不好受，所以科学家一直想发明一种药来帮助人们更快地倒时差，这就必须首先弄清楚生物钟计时的原理。通过对红色面包霉等单细胞生物的研究，科学家们已经大致弄清了生物钟计时的秘密。

众所周知，早期的机械钟表依靠钟摆来计时，后来的机械腕表则换成了体积更小、对自身位置不敏感的擒纵器，它的本质和钟摆是相似的，都是利用振动的内在规律性来计时。

那么，生物钟的擒纵器是什么呢？答案是基因。几乎每种生物体内都有若干个生物钟基因，它们负责提供时间标尺，指导生物体的生理节律。这些基因依靠“负反馈”机制来实现擒纵器的功能，具体来说，该基因会以恒定的速度生产“信使核糖核酸”（mRNA），然后再以它为模板生产蛋白质，而蛋白质反过来又能阻止mRNA的合成，这就形成了一个负反馈。当蛋白质聚集到一定量的时候，mRNA就停产了，直到蛋白质以恒定速度被消耗光，这个循环再重新开始。整个过程很像是装了虹吸管的抽水马桶，水箱里的水位上升到一定高度后进水口逐渐被堵死，等水位高过虹吸管后水箱里的水被清空，进水口打开，再接着灌水，周而复始。

由此可见，生物钟基因通过控制相应蛋白质的含量来控制生命的节律，这些蛋白质相当于交响乐团的指挥，能够让生命体内的各种生化反应按照同一种节奏来进行，这样可以提高生理活动的效率。这就是为什么几乎所有的生物钟都是以24小时为周期，因为生物必须按照这个节奏来调整自己的生理活动，才能更好地适应环境。

如果生物钟的节奏因为某种原因被打乱，其结果就是各种生理活动不匹配，乱子就出来了。科学家们之所以花精力去研究霉菌如何倒时差，就是为了解决人体生物钟紊乱所带来的各种问题。比如，人类有一种精神性疾病叫做“双向情感障碍”（Bipolar Disorder），病人的睡眠机制出了问题，可以整宿整宿地不睡觉。医生们意外地发现锂盐可以缓解这种病的症状，但一直不知道为什么。后来有人将锂盐加入到红色面包霉中，发现后者的生物钟变慢了。进一步分析表明霉菌细胞内的一种名为“频率”（Frequency）的生物钟基因起了变化，与其对应的“频率”蛋白质在锂盐的作用下分解速度变慢了，这就好比水箱的出水口变窄了，换一次水的时间自然也就延长了。锂盐正是通过这个办法调整了人体内的生物钟，缓解了病情。

另一种被研究得很透彻的模式生物果蝇也有时差问题，这甚至影响到了果蝇的寿命。美国俄勒冈州立大学的科学家曾经做过一个实验，将一群生物钟基因天生有缺陷的果蝇按照年龄分成老中青三组，然后分别用高浓度的氧气短暂地刺激它们。高浓度氧对果蝇有一定的伤害作用，相当于为果蝇制造了一种生存压力。实验结果表明，如果刺激发生在青年组，则对果蝇的寿命没有影响。但如果刺激发生在中年组和老年组，则果蝇的寿命就会相应地降低。其中中年组的平均寿命降低了12%，老年组的平均寿命降低了20%。

不但如此，中老年组果蝇的运动能力也受到了不同程度的影响，它们的中枢神经系统发生了退行性损伤，类似人类的阿尔兹海默氏症。

这篇文章发表在2009年11月出版的《衰老》（Aging）杂志上。该文的主要作者贾维佳·吉布托维茨（Jadwiga Giebultowicz）教授认为这个实验说明不规律的生活对生物体适应环境的能力有负面影响，生物体在年轻时也许能够抵抗这种负面影响，可一旦进入中年，各种生理机能逐渐退化，此时如果生活再不规律，后果就很容易显现出来。

这方面的人体实验尚未完成，但我们有理由相信人类也遵循类似的规律。换句话说，一个人年纪越大，生活就应该越规律，让生物钟保持稳定。

除了长途飞行外，还有什么会破坏一个中年人的生物钟呢？根据中国台湾台北医学院吕思洁教授所做的研究，过量的酒精能够破坏生物钟基因的mRNA生产过程，从而打乱人体正常的生物钟节律。

这篇文章发表在去年10月份的《酒精中毒》（Alcoholism）杂志上。眼看春节就快要到了，你知道该怎么做了吧？■（文 / 袁越） 科普生物钟催命