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“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間,稱為“鳥鐘”;在非洲的密林里有一種報時蟲,它每過一小時就變換一種顏色,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就翻動一次,因此當?shù)鼐用穹Q其為“活樹鐘”;在南美洲的阿根廷,有一種野花能報時,每到初夏晚上8點左右便紛紛開放,被稱為“花鐘”。 不僅如此,微小的細菌也知道時間。某些單細胞生物體內不僅存在生物鐘,而且這些生物鐘十分精確。
人體內的“隱性時鐘”
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?有人把人體內的生物節(jié)律形象地比喻為“隱性時鐘”??茖W家研究證實,每個人從他誕生之日直至生命終結,體內都存在著多種自然節(jié)律,如體力、智力、情緒、血壓、經期等,人們將這些自然節(jié)律稱作生物節(jié)律或生命節(jié)奏等。人體內存在一種決定人們睡眠和覺醒的生物鐘,生物鐘根據大腦的指令,調節(jié)全身各種器官以24小時為周期發(fā)揮作用。 早在19世紀末,科學家就注意到了生物體具有“生命節(jié)律”的現(xiàn)象。上世紀初,德國內科醫(yī)生威爾赫姆·弗里斯和一位奧地利心理學家赫爾曼·斯瓦波達,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,存在著一個以23天為周期的體力盛衰和以28天為周期的情緒波動。大約過了20年,奧地利因斯布魯大學的阿爾弗雷特·泰爾其爾教授,在研究了數(shù)百名高中和大學學生的考試成績后,發(fā)現(xiàn)人的智力是以33天為波動周期的。于是,科學家們將體力、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世紀中葉,生物學家又根據生物體存在周期性循環(huán)節(jié)律活動的事實,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)的觀點認為,生物鐘應該存在于大腦中,但對于具體位置的說法卻又各不相同。有人認為,生物鐘的確切位置在下丘腦前端,視交叉上核內,該核通過視網膜感受外界的光與暗,使之和體內的時鐘保持同一節(jié)奏。也有人認為,生物鐘現(xiàn)象與體內的褪黑素有密切的關系,由于褪黑素是由松果腺所分泌,因此生物鐘也應該位于松果體上。 后來產生了外界信息所導致的外源說、生物體內在因素決定的內源說和生物體與環(huán)境相互作用的綜合說等。 外源說認為,某些復雜的宇宙信息是控制生命節(jié)律現(xiàn)象的動因。美國學者弗蘭克布朗博士認為,人類對廣泛的外界信息,如電場變化、地磁變化、重力場變化、宇宙射線,其他行星運動周期、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。 內源說認為,生命節(jié)律是由人體自身內在的因素決定的。對夜間活動的倉鼠的試驗表明,在外界條件變化的情況下,如在與地球自轉方向相反的條件下,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,其作用在于產生和控制晝夜節(jié)律的運轉。生物鐘基因及其編碼的蛋白質組成反饋回路,維持振蕩系統(tǒng)持續(xù)進行并與環(huán)境周期保持同步,各級進化水平物種生物鐘的基因組成和控制途徑有同有異。
據專家介紹,人類已經發(fā)現(xiàn)了12個與生物鐘相關的基因,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80年代,由于分子生物學的發(fā)展,生物鐘的研究取得了突破性的進展。1971年英國科學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??茖W家花了14年時間,直到1985年才找到了引起這個果蠅生物鐘異常的基因。這就是人類第一次發(fā)現(xiàn)與生物鐘相關的基因,這個基因被命名為period———“周期”??茖W家一直試圖克隆該基因在其他物種,尤其是哺乳動物的類似基因,但一直未能成功。1997年《細胞》雜志上發(fā)表了一篇論文,科學家通過對上萬只實驗鼠的研究,發(fā)現(xiàn)了一只實驗鼠的生物鐘周期是27小時,并定位克隆了這個核酸發(fā)生變異的基因,命名為“時鐘”基因—ClockGene。 與此同時,孫中生博士等為了克隆乳腺癌基因,對17號染色體基因進行大規(guī)模的篩選。他們發(fā)現(xiàn),其中有一個基因與果蠅的生物鐘基因“周期”呈現(xiàn)一定的序列類似性,因此假設該基因是果蠅“周期”在哺乳動物中具有同等功能的類似基因。通過動物實驗,他們發(fā)現(xiàn)“周期”基因有24小時表達節(jié)律,同時該基因的表達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基礎,被評為當年10大科技突破之一。 研究表明人類生物鐘一天慢18分
人類的生物鐘同時鐘并不同步。日本科學家近日發(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18分。而其它動物和植物的這種生物鐘與時鐘差距更明顯,一些動物的生物鐘周期是23小時至26小時,而植物是從22到28小時。
研究者認為這種現(xiàn)象可以用達爾文的進化論來解釋。以鳥兒為例,如果它嚴格按照時鐘作息的話,那么當它每天早上醒來覓食時會發(fā)現(xiàn),樹上的蟲子已經被先飛入林的鳥兒吃得差不多了。所以嚴格守時的生物會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鐘的不同步不會累計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,光線會通過影響體內激素水平和體溫等不斷重新設定生物鐘。
研究者用計算機做了一個模擬生物鐘進化的實驗。實驗證明,那些對競爭最有利的生物鐘周期的確是接近24小時,但又不是特別接近。
動物皮膚里藏著生物鐘
哺乳動物的皮膚組織里存在生物鐘,而且與腦內的生物鐘步調一致。這一發(fā)現(xiàn)有可能用于診斷由生物鐘紊亂導致的各種病癥。
這位科學家在對老鼠的實驗中發(fā)現(xiàn),老鼠的皮膚粘接組織的成纖維細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”,把皮膚等組織細胞里的生物鐘稱為“子鐘”。他還發(fā)現(xiàn),子鐘和母鐘連動,而且作用機制也相同。據認為,包括人在內的各種哺乳動物的生物鐘結構與機制大致相同。 “社會時差”指人們基于工作和社會責任形成的睡眠周期與體內生物鐘不同步。 結果顯示,研究對象作息越是與生物鐘背離,越可能陷入抑郁、焦慮,同時幸福感較低。
最佳時間
每個人都有自己的“生物鐘”,如果人長時間改變自己的生活節(jié)律,就會改變體內激素分泌量,導致神經紊亂,體內生物鐘必然受到影響,因此,要盡可能提倡順應人體內部規(guī)律的生物鐘養(yǎng)生法。
最佳起床時間:早晨5-6點鐘是人體生物鐘的“高潮”,體溫升高,此時起床會精神抖擻。
最佳飲水時間:起床后飲水既可補充一夜消耗的水分,又可稀釋血液,有洗滌腸胃、防止血栓形成的作用,餐前1小時喝一杯水,有助于消化液的分泌,促進食欲;睡前飲水,可沖淡血液,使循環(huán)通暢。
最佳工作時間:上午10時至下午3時工作效率最高。一般而言,上午適生物鐘
于腦力勞動,下午適于體力勞動。 最佳午休時間:人腦的活動能力在下午1時左右為低落,故此時午睡最佳。
最佳鍛煉時間:一般下午4時以后,是進行體育鍛煉的最佳時間,這時人體耐力上升,肌肉溫度高,血液黏滯性最小,關節(jié)最靈活。
最佳減肥時間:飯后1小時左右,緩速步行20分鐘,有利于消耗熱量,以利減肥。
最佳刷牙時間:應在飯后3分鐘內進行,因此時口腔內細菌分解食物殘渣所產生的酸性物質,會腐蝕和溶解人的牙釉質,此時刷牙效果最好。
最佳吃水果時間:飯前1小時吃水果有益無害,飯后2小時吃水果其營養(yǎng)成分最易被吸收。
最佳喝牛奶時間:睡前喝一杯牛奶,既可補充營養(yǎng),又有助于睡眠。