有趣的生物鐘現象
許多生物都存在著(zhù)有趣的生物鐘現象。例如,在南美洲的危地馬拉有一種第納鳥(niǎo),它每過(guò)30分鐘就會(huì )“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(lái)推算時(shí)間,稱(chēng)為“鳥(niǎo)鐘”;在非洲的密林里有一種報時(shí)蟲(chóng),它每過(guò)一小時(shí)就變換一種顏色,在那里生活的家家戶(hù)戶(hù)就把這種小蟲(chóng)捉回家,看它變色以推算時(shí)間,稱(chēng)為“蟲(chóng)鐘”。 在植物中也有類(lèi)似的例子。在南非有一種大葉樹(shù),它的葉子每隔兩小時(shí)就翻動(dòng)一次,因此當地居民稱(chēng)其為“活樹(shù)鐘”;在南美洲的阿根廷,有一種野花能報時(shí),每到初夏晚上8點(diǎn)左右便紛紛開(kāi)放,被稱(chēng)為“花鐘”。 不僅如此,微小的細菌也知道時(shí)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(shí)鐘”
萬(wàn)物之靈的人類(lèi),同樣受著(zhù)生命節律的支配。什么是人體生物鐘?有人把人體內的生物節律形象地比喻為“隱性時(shí)鐘”??茖W(xué)家研究證實(shí),每個(gè)人從他誕生之日直至生命終結,體內都存在著(zhù)多種自然節律,如體力、智力、情緒、血壓、經(jīng)期等,人們將這些自然節律稱(chēng)作生物節律或生命節奏等。人體內存在一種決定人們睡眠和覺(jué)醒的生物鐘,生物鐘根據大腦的指令,調節全身各種器官以24小時(shí)為周期發(fā)揮作用。 早在19世紀末,科學(xué)家就注意到了生物體具有“生命節律”的現象。上世紀初,德國內科醫生威爾赫姆·弗里斯和一位奧地利心理學(xué)家赫爾曼·斯瓦波達,他們通過(guò)長(cháng)期的臨床觀(guān)察,揭開(kāi)了其中的奧秘。原來(lái),在病人的病癥、情感以及行為的起伏中,存在著(zhù)一個(gè)以23天為周期的體力盛衰和以28天為周期的情緒波動(dòng)。大約過(guò)了20年,奧地利因斯布魯大學(xué)的阿爾弗雷特·泰爾其爾教授,在研究了數百名高中和大學(xué)學(xué)生的考試成績(jì)后,發(fā)現人的智力是以33天為波動(dòng)周期的。于是,科學(xué)家們將體力、情緒與智力盛衰起伏的周期性節奏,繪制出了三條波浪形的人體生物節律曲線(xiàn)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(xué)家又根據生物體存在周期性循環(huán)節律活動(dòng)的事實(shí),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?傳統的觀(guān)點(diǎn)認為,生物鐘應該存在于大腦中,但對于具體位置的說(shuō)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(guò)視網(wǎng)膜感受外界的光與暗,使之和體內的時(shí)鐘保持同一節奏。也有人認為,生物鐘現象與體內的褪黑素有密切的關(guān)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(lái)產(chǎn)生了外界信息所導致的外源說(shuō)、生物體內在因素決定的內源說(shuō)和生物體與環(huán)境相互作用的綜合說(shuō)等。 外源說(shuō)認為,某些復雜的宇宙信息是控制生命節律現象的動(dòng)因。美國學(xué)者弗蘭克布朗博士認為,人類(lèi)對廣泛的外界信息,如電場(chǎng)變化、地磁變化、重力場(chǎng)變化、宇宙射線(xiàn),其他行星運動(dòng)周期、光的變化、月球引力等極為敏感,這些變化的周期性,引起了人的生命節律的周期性。 內源說(shuō)認為,生命節律是由人體自身內在的因素決定的。對夜間活動(dòng)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,仍然有相似的節律。人在恒溫和與外界隔絕的地下,也表現出近似于24小時(shí)的節律,因此,人的生命節律是由人自身的因素造成的。 綜合說(shuō)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(chǎn)生和控制晝夜節律的運轉。生物鐘基因及其編碼的蛋白質(zhì)組成反饋回路,維持振蕩系統持續進(jìn)行并與環(huán)境周期保持同步,各級進(jìn)化水平物種生物鐘的基因組成和控制途徑有同有異。
據專(zhuān)家介紹,人類(lèi)已經(jīng)發(fā)現了12個(gè)與生物鐘相關(guān)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(xué)的發(fā)展,生物鐘的研究取得了突破性的進(jìn)展。1971年英國科學(xué)家在其研究的果蠅中發(fā)現了一只特殊果蠅,它的生物鐘只有21小時(shí)??茖W(xué)家花了14年時(shí)間,直到1985年才找到了引起這個(gè)果蠅生物鐘異常的基因。這就是人類(lèi)第一次發(fā)現與生物鐘相關(guān)的基因,這個(gè)基因被命名為period———“周期”??茖W(xué)家一直試圖克隆該基因在其他物種,尤其是哺乳動(dòng)物的類(lèi)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(xué)家通過(guò)對上萬(wàn)只實(shí)驗鼠的研究,發(fā)現了一只實(shí)驗鼠的生物鐘周期是27小時(shí),并定位克隆了這個(gè)核酸發(fā)生變異的基因,命名為“時(shí)鐘”基因—ClockGene。 與此同時(shí),孫中生博士等為了克隆乳腺癌基因,對17號染色體基因進(jìn)行大規模的篩選。他們發(fā)現,其中有一個(gè)基因與果蠅的生物鐘基因“周期”呈現一定的序列類(lèi)似性,因此假設該基因是果蠅“周期”在哺乳動(dòng)物中具有同等功能的類(lèi)似基因。通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗,他們發(fā)現“周期”基因有24小時(shí)表達節律,同時(shí)該基因的表達能隨光周期的改變而變化。這一發(fā)現因揭示了生物鐘的分子生物學(xué)基礎,被評為當年10大科技突破之一。 研究表明人類(lèi)生物鐘一天慢18分
人類(lèi)的生物鐘同時(shí)鐘并不同步。日本科學(xué)家近日發(fā)表研究論文說(shuō),他們發(fā)現人類(lèi)生物鐘的周期是24小時(shí)18分。而其它動(dòng)物和植物的這種生物鐘與時(shí)鐘差距更明顯,一些動(dòng)物的生物鐘周期是23小時(shí)至26小時(shí),而植物是從22到28小時(shí)。
研究者認為這種現象可以用達爾文的進(jìn)化論來(lái)解釋。以鳥(niǎo)兒為例,如果它嚴格按照時(shí)鐘作息的話(huà),那么當它每天早上醒來(lái)覓食時(shí)會(huì )發(fā)現,樹(shù)上的蟲(chóng)子已經(jīng)被先飛入林的鳥(niǎo)兒吃得差不多了。所以嚴格守時(shí)的生物會(huì )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(shí)鐘的不同步不會(huì )累計起來(lái)最終打亂我們的生活規律,讓我們醒來(lái)得一天比一天晚?研究者說(shuō),光線(xiàn)會(huì )通過(guò)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(gè)模擬生物鐘進(jìn)化的實(shí)驗。實(shí)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(shí),但又不是特別接近。
動(dòng)物皮膚里藏著(zhù)生物鐘
哺乳動(dòng)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)現有可能用于診斷由生物鐘紊亂導致的各種病癥。
這位科學(xué)家在對老鼠的實(shí)驗中發(fā)現,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(chēng)為“子鐘”。他還發(fā)現,子鐘和母鐘連動(dòng),而且作用機制也相同。據認為,包括人在內的各種哺乳動(dòng)物的生物鐘結構與機制大致相同。 “社會(huì )時(shí)差”指人們基于工作和社會(huì )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(shí)幸福感較低。
最佳時(shí)間
每個(gè)人都有自己的“生物鐘”,如果人長(cháng)時(shí)間改變自己的生活節律,就會(huì )改變體內激素分泌量,導致神經(jīng)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律的生物鐘養生法。
最佳起床時(shí)間:早晨5-6點(diǎn)鐘是人體生物鐘的“高潮”,體溫升高,此時(shí)起床會(huì )精神抖擻。
最佳飲水時(shí)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(shí)喝一杯水,有助于消化液的分泌,促進(jìn)食欲;睡前飲水,可沖淡血液,使循環(huán)通暢。
最佳工作時(shí)間:上午10時(shí)至下午3時(shí)工作效率最高。一般而言,上午適
生物鐘
于腦力勞動(dòng),下午適于體力勞動(dòng)。 最佳午休時(shí)間:人腦的活動(dòng)能力在下午1時(shí)左右為低落,故此時(shí)午睡最佳。
最佳鍛煉時(shí)間:一般下午4時(shí)以后,是進(jìn)行體育鍛煉的最佳時(shí)間,這時(shí)人體耐力上升,肌肉溫度高,血液黏滯性最小,關(guān)節最靈活。
最佳減肥時(shí)間:飯后1小時(shí)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(shí)間:應在飯后3分鐘內進(jìn)行,因此時(shí)口腔內細菌分解食物殘渣所產(chǎn)生的酸性物質(zhì),會(huì )腐蝕和溶解人的牙釉質(zhì),此時(shí)刷牙效果最好。
最佳吃水果時(shí)間:飯前1小時(shí)吃水果有益無(wú)害,飯后2小時(shí)吃水果其營(yíng)養成分最易被吸收。
最佳喝牛奶時(shí)間:睡前喝一杯牛奶,既可補充營(yíng)養,又有助于睡眠。