每天清晨,我们为何几乎在同一时间睡醒?

每天清晨,我们为何几乎在同一时间睡醒?即便是关掉闹钟,打算在周末的早上睡个懒觉?身体里的“闹钟”如此准时,让手机里那些花哨的闹铃显得如此没用。

这就是昼夜生物钟在起作用。生物钟是人类内在的定时器,也存在于其他绝大多数物种。地球的绕日自转,让栖居在这颗星球上的生物经历着循环往复的昼夜交替,同时自然地通过昼夜变化来预知环境变化,进而调节各项生理活动。

我们的身体好比一个秩序井然的工厂,身体内不同器官的活动就像高度协调的生产线。所有的原材料和零部件必须按时送达,才能保证每条生产线上的产品的正常生产,维持工厂的正常运行。同样的,我们的身体需要一日三餐,按时吃饭,来维持健康的身体机能。而晚间工厂歇业,工人按时下班休息,以保证次日的劳作效率,正如我们的身体需要睡眠来恢复元气。管理这一切的大BOSS,正是位于下丘脑的核心生物钟。

我们常说“什么时间该干什么事”。研究发现,几乎所有的生理活动都或多或少的受生物钟的调控。最明显的例子就是我们的“醒—睡周期”。生物钟可以调控大脑的松果体区域随着昼夜变化分泌不同浓度的褪黑素。夜幕降临时,褪黑素的分泌也开始旺盛,睡意便会如涨潮时的海浪一般渐渐袭来。清晨时分,褪黑素的分泌水平下降,身体的警觉渐升,醒来又是新的一天。

此外,对抗细菌病毒的免疫系统也受生物钟的密切调控,因为生物钟控制着能够识别病原体、负责免疫监控的分子的数目。不难想象,在资源有限的情况下,人体必须限制这类参与重要生理活动的分子的生成,比如影响心率、食物消化、细胞损伤以及清理代谢废物的分子。为了做到这一点,人体只在有需要的特定时间,才启动这些分子的制造。拿免疫监控分子的例子来说,最佳的生产时机就是最有可能遇到病原的时候。而我们体内的生物钟清楚地知晓类似的最佳时机,协调相关生理反应,以保证各项生命活动在最低耗能的情况下正常进行。

生物钟还决定了我们什么时间吃饭,什么时间上厕所,什么时间去健身房。

其中,吃饭的时间受到两种激素“瘦素”和“胃饥饿素”的调控。“瘦素”水平一般在夜晚到达高峰,它告诉大脑“别吃了”。“胃饥饿素”则在白天达到高峰,鼓励我们继续“吃、吃、吃”。大BOSS生物钟控制着这一对“胖瘦头陀”的出场次序,进而影响我们的饥饱感。由生物钟调控的一系列激素也影响肠道蠕动的时间,这也解释了为何一醒来就想去厕所。一天之中,我们的肌肉生理和能量代谢也有高有低,这使得傍晚下班后成了锻炼的最佳时间。

遗憾的是,在现代生活方式的影响下,生物钟越来越难以适应并发挥最佳功能。自古以来,我们的祖先“日出而作,日落而息”,按自然界的昼夜循环来安排生活,没有人工光源的干扰。在过去的二百年,随着电灯的发明,人们已经越来越习惯于整日端坐室内,甚至在入夜之后开灯照明,继续工作。于是我们的身体在白日里得不到足够的阳光,而晚上又饱受人工光照困扰。生物钟对人体的调控高度依赖自然光的变化,忙碌的现代生活导致生物钟设置紊乱,与自然环境中昼夜节律不再一致。如果经历过跨洲飞行,你一定体会过时差带来的不适。确实如此,科学家已经发现生物钟的紊乱会导致一系列疾病,比如肥胖、糖尿病和代谢综合症、睡眠障碍、抑郁甚至是癌症。

那么我们该怎么办呢?首先,作为个人,你可以让自己有更多的时间接触日光,尤其是清晨起来的时候,多照自然光来“重置”你的生物钟,以适应新的一天,晚上也尽可能的远离灯光。长远来讲,为了更健康的生活,并减少社会医疗体系的负担,作为政府,则需要根据生物节律的科学发现,在政策层面对上课或上班时间做出相应改变。

作者简介:

Joanna Chiu, 美国加州大学戴维斯分校昆虫学系副教授,主要研究动物行为的分子分子遗传学与生理学,昼夜节律,时钟蛋白的翻译后修饰,蛋白质网络分析等。

译者简介:

张勇,美国内华达大学雷诺分校生物系助理教授,主要研究果蝇的生物钟。

张二荃,北京生命科学研究所研究员,主要研究哺乳动物生物钟的调控机制。