“获诺奖的生物钟研究有啥用？军事航天等都需要”

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每个体内都有由基因和蛋白质制成的酷钟，是生物进化的礼物。 支配着我们每天生活的节奏。 什么时候睡得安稳，什么时候精神饱满？

年的诺贝尔生理医学奖于10月2日下午授予生物钟研究行业的三位美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯·巴什和迈克尔·杨氏。

他们发现了世界上第一个生物钟基因。 受他们的激励和启发，越来越多的人投身其中，像井喷一样，发现了大量的生物钟基因。

10月2日，长期从事生物钟研究的苏州大学剑桥苏大基因组资源中心主任、苏州大学特聘教授徐璇表示，生物钟最初是好奇心驱使的研究，随着生物钟基因的发现，涉及到许多疾病，更重要的是这个系统会出现许多生理和行为。 因为这个原因，研究在各个阶段都在刷新行业记录。

她说:“人体的生物钟分为主表和周围的表，课程的中心在人脑。 现在这两种钟表的结构比较清晰，但这两种钟表是如何交流和同步的？ 而且，如果想调整这些表，该怎么办呢？ 这些问题还没有处理。 ”。

徐璇表示，如何快速有效地控制生物钟，目前已成为军事部门、球队老板，乃至全球金融、政治关注的话题之一。 因为他们需要维持最强的大脑，最强的体力。

徐璇实验室的研究表明，per2基因的突变使睡眠相位向前，而per1突变使摄食相位向前。 生物钟研究的商业和军事诉求

徐璇根据澎湃消息称，生物钟的研究受到诺奖的声音从未间断。 原因之一是生物钟的普遍性。

地球上大多数物种(线虫、果蝇、斑马鱼、灵长类、人等)的所有生理活动和行为都由生物钟控制。

虽然在基因层面，各种组织中10 %~43 %的基因由生物钟控制，但这个行业是比较小众的，其重要性并不是“生与死”那样可以形容和重视的学科。 在诺奖的帮助下，这个行业再次点亮了。

徐璎说，生物钟是人们适应日出而制作，可以日落休息的昼夜生活环境。 但是在现代社会，光污染随处可见，从而增加了许多与生物钟相关的疾病。 发现重度抑郁症自杀患者脑内生物钟基因的明显表达与常人不同，交替班工种肿瘤的风险与组织器官内生物钟紊乱有关。 人类死亡时间的分布、重大事故的出现频率、心脏病发作、哮喘发作和关节炎疼痛的时间等呈全天候节律，包括目前备受瞩目的肠道菌群在内，都由生物钟控制，当然这些过程大多是相互作用的。

由于从美国东部到美国西部跨越多个时区，时差可能会对美国男子篮球联赛( nba )篮球运动员的竞技水平产生明显的负面影响。 小组经理们很乐意找到快速响应延时生物钟的方法，这是生物钟药物的商业市场之一。

另外，士兵用什么方法可以快速调整生物钟，适应战区环境，缩短睡眠时间，保持冷静，造就超级战士，世界各国军队都很感兴趣。 例如，美国国防部先进研究局( darpa )专门负责“恢复和维持战斗人员的绩效”。

徐璎还提到了宇航员。 宇航员去地球以外的行星间空也需要调整自己的生物钟。 宇宙中可能没有一个行星正好拥有全天候昼夜节律，但生活在地球上的生物是地球全天候自转进化的系统，所以想去星星空的世界。 我们需要克服内置的生物钟。

据澎湃消息，华中科技大学教授张颖颖报告称，发现农药在不同时间段被采用，杀虫效果不同。 因为昆虫的抵抗力受生物钟的影响。

这些是生物钟研究成果的潜在应用。

花钟瓷盘由日本生物钟研究的早期先驱ken_ichi homa制作，送给徐璎。 药物和饮食都会影响生物钟

但是，比起药物，徐璇更倾向于选择光、饮食、运动等相对的soft (柔和)做法来调节生物钟。

她说在目的地适当的时间晒太阳，在适当的时间适当运动是个好方法。 但是她强调适当的时间饮食和吃什么有助于迅速调整你的时差，这里特别强调适当的时间，需要根据个人生物钟的时间进行调整。 这真是一个体现个性化治疗、精准医疗的行业。

另外，国际上许多研究小组的研究表明，含脂肪多的高脂肪食物会减小生物钟的振幅，而限制卡路里摄入的限制性饮食会增大生物钟的振幅。

徐璇表示，日本多家大型食品公司与生物钟科学家合作研究营养成分对生物钟的影响，许多美国药企也关注时间治疗学。

徐璇说，振幅是最高点和最低点的差，这个数值一增大，就像外界告诉生物钟的非常清晰的强信号一样，内外同步吧。 迅速动员人体和细胞，减少内外时差。

高脂肪食物使内外交流的这个信号变小，好像遮住了生物钟的耳朵，就这样度过了。

时差是因为体内的生物钟与外部时间不同步。 虽然身体已经出国了，但是体内的生物钟还停留在北京时间。 这也表明了人体生物钟的独立和自由。 这是人体内在的时钟，没有外界消息也能自主运动。

更重要的是，调节为可以感受外界光线、温度、饮食等的变化，这些新闻可以内置生物钟改变基因的表达。

即使不刻意干预，体内的生物钟也会逐渐跟上目的地昼夜的节奏，但调整得很慢，调整的过程比较长。

而且，季节变化的时候，环境一天天变短的时候，生物钟也能感受到温度和光的变化，从而能够适应季节性的变化。

徐璎说，生物钟像钟摆一样左右摆动，有周期、振幅、相位三个参数。 其数学曲线与余弦曲线非常相似:几点睡觉、几点清醒相当于相位，生物钟这把尺子有多长、相当于周期、冷静多久相当于振幅。

她认为生物钟研究可能是生命科学行业中最早数学化的行业之一，正在进行深入的理论研究。

人体生物钟大约25小时左右

徐璎说，早年的生物钟研究者发现，很多人以自己为受试者，在洞穴、废弃的煤矿等完全黑暗隔绝的环境中长时间生活，研究人体生物钟约25小时左右，最常用于实验，也有33小时左右的人

大多数生物的生物钟不是精确的全天候的，人们受环境昼夜节律的影响，会全天候自动匹配，所以我们需要每天重新设定这个生物钟。 这个机制保障了生物钟的控制功能。

在徐璇的解释中，人类的生物钟似乎是一把长约25小时的尺子，时差带动这把尺子，按时区滑动，改变冷静的时间等，但是尺子的长度没有变化。

在研究中，除了25小时长的尺子外，还发现了23小时长和20小时长的各种尺子。

徐璇在美国ucsf的fu ptacek实验室，接触了特殊病例。 这个有女性患者的家庭成员比普通人早睡早起约3~4小时。 她看了很多医生，很长一段时间里，大部分医生都认为是精神错乱的病，但相应的治疗并没有什么效果。

到就诊的医生cr那里。 jones发现应该不是精神疾病，同时观察了该患者的家族史，联系了遗传性疾病较强的fu ptacek实验室。

fu ptacek是人类遗传学的先驱，从事人类生物钟行为异常与基因的关系，发现dec2基因对睡眠长度的影响，发现per3基因对季节情感的影响。 后者也是华中科技大学教授张奎颖此前在他们实验室完成的研究事业。

铬 jones医生记录了这位老太太的行为和体温周期，发现她的行为和体温周期明显短于25小时，约为23小时。 这种病是睡眠相位异常，因为家人患有早睡综合征。 fu ptacek研究所的研究人员toh表示，由于该克隆达到了相关基因，因此该基因恰好是三个nobel奖在果蝇中发现的per基因。

这是第一次将生物钟和人类疾病联系起来，果蝇只有一个per基因，人类有三个per(per1、per2、per3)。

虽然徐璇采取了这位老太太的深层组织进行培养，但他发现，与徐璇和实验室其他志愿者的同种组织相比，这位老太太的per2蛋白质不能像普通人一样在夜间积累，这位患者的per2基因和蛋白质发生变异。

她将这种突变基因导入小鼠后，小鼠生物钟的周期将缩短到20小时，同时在正常日照全天候交替的情况下，会出现早睡早起的现象。 但是，将这个实验小鼠放置在“10小时光+10小时黑暗”的20小时昼夜周期后，早起早睡的现象就消失了。

后来徐璇实验室发现per1变异会加快小鼠的摄食行为，所以生物钟对行为的影响确实很大。

在这里，徐璇表示，特别想感谢当时的志愿者，ptacek的弟弟。 她的印象非常深刻，他们在ptacek的弟弟身上没有观察到凝血障碍，捐赠给皮下组织出血过。

cr.jones医生对患者的注意非常谨慎，在他评分的另一个家系中，徐璇等人发现了per对应功能的突变基因ck1δ。

带有该基因突变位点的家族不仅有早起早睡症状，一点家族患有哮喘和偏头痛，一个女性家族的生理周期只有19天，通常为28天左右。

这样，25小时的尺子在日常生活中可以全天候使用，但23.1小时的尺子在自动匹配时，即内部时钟(生物钟)和外部时刻同步时似乎有问题。 徐璇说，这个周期可能可以容忍两个小时左右的差异。 拉这把尺子之类的，该怎么应对他们的烦恼呢？ 科学家还没有找到处理方案。

据璇介绍，年诺奖生理医学奖获得者之一迈克尔·杨氏等人今年在《细胞》( cell )上发表的最新研究论文称，他们发现了一个在美国睡了一夜晚起床晚的家系，并发现了当晚晚起床的基因cry1。 这个家庭的成员直到凌晨2、3点才能睡觉，必须睡到下午才能醒来。 但是，这些家族的生物钟周期有多长目前还不清楚。

徐璇表示，这种晚睡晚起的症状也可能与生物钟周期长短的变化无关，而是生物钟相位的变化造成的。 为了回答这些问题，研究者必须将这些基因突变导入动物模型中，并进一步进行研究，才能解开谜团。

如何控制生物钟还有很多方法

徐璎说，学术界的共同努力发现了更多的生物钟基因，但如何控制生物钟，人们没有越来越多的方法。

生物钟怎么调整？

徐璎的建议是从主表开始。

徐璎根据澎湃信息，人体生物钟分为主钟和周围钟两种。 主时钟像在授课中心，告诉周围的时钟现在是几点。 科学家研究表明，大脑中的视交叉上核( scn )核团是主表，利用电信号、多肽、激素等神经信号和体液，传递心肝脾肺肾等器官应处于什么状态，使其同步化，使后者在最佳时间状态下成为它们特有的

scn由2万多个神经元组成，位于人脑下丘脑区域，可以分泌多种神经多肽，输出神经电信号，与周围的时钟同步。 但是，scn主时钟的时间源是光通过视觉系统传播的电信号。

“如何使scn的主时钟与自然环境中的时间同步？ scn的主时钟如何与不同组织器官中的周围时钟同步？ 徐璇说:“有很多秘密等待相关信号如何从细胞表面传播到细胞核，被破解，还有很多工作要做。”

徐璇表示，生物钟行业的研究可以追溯到18世纪。 当时人们已经注意到含羞草的相关现象。 不管是不接触，还是放置在黑暗的几天，都会以一定的周期开闭叶片。 一点植物的开花时期也按时、按时开花，人们据此制作了“花表”。

她说，中国人很早就关注“时刻”、“子午流注”、“阴阳中的这个消彼长”等概念，注意也很仔细，也有相关记述。 但遗憾的是，这些探索只是描述阶段，没有寻找生物节律背后的基因和根源，没有科学的做法，特别是跟不上现代分子生物学技术的快速发展，在国内即使有了这些注意，也没能迅速发展成学科。

徐璇表示，中国目前有30多个实验室致力于生物钟行业及相关研究，研究人员成立了生物节律分会，隶属于中国细胞生物学会。 年，国家自然基金委在104届“双清论坛”上以“生物钟研究进展与重要前沿科学问题的探讨”为主题展开了充分的讨论，布局了中国生物钟研究的要点方向，同时形成了战术报告。 目前，基金委员会的要点项目、科技部的项目、航天项目等有生物钟研究者参加，期待中国的“脑计划”能给中国的生物钟研究带来更高的水平。