生物学之书
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1729年/昼夜节律

让—雅克·奥托斯·德·梅朗(Jean-Jacques d'Ortous de Mairan,1678—1771)

尤根·阿绍夫(Jurgen Aschoff,1913—1998)

科林·皮登卓伊(Colin Pittendrigh,1918—1996)

昼夜节律时钟的第一份观察记录出现于1729年,一位法国科学家注意到含羞草以24小时为周期展开及折拢它们的叶片。

再生(1744),趋光性(1880),促胰液素:第一种激素(1902),甲状腺和变态(1912),胰岛素(1921),快速眼动睡眠(1953),下丘脑—垂体轴(1968)

1729年,法国科学家让—雅克·奥托斯·德·梅朗发现,含羞草折拢及展开叶片的节奏遵循着某种以24小时为周期的规律,哪怕它们一直处在完全的黑暗中也是如此。这是对昼夜节律(CR)的首次科学描述。这些明暗循环每日以大约24小时的间隔出现,被名为近日节律(大约一天)。CR掌控着有节奏的生物学变化,哪怕没有环境提示,它也能自行维持。生物体与内外环境的同步性对于其本身的健康,甚至对于存活来说都至关重要。

CR并不仅仅存在于植物体上。20世纪50年代,科林·皮登卓伊对果蝇的研究以及尤根·阿绍夫对人类的研究中都发现了这种节律,它还出现在真菌、动物,以及蓝藻细菌(蓝绿藻类)中。CR对于所有动物的睡眠—觉醒周期和采食模式都很重要,并且伴有一些更微妙的模式,涉及基因活性、脑波活动、激素生成及释放,以及细胞再生的各项变动。CR的崩溃会对健康产生负面影响,这种状况可见于那些身体疲劳、有定向障碍和失眠症的“时差党”身上。

研究发现,哺乳动物的昼夜节律主时钟位于下丘脑的视交叉上核(SCN)。光线的信息由SCN处理,从眼部视网膜传输至松果体。松果体控制褪黑激素的产生与分泌,这种激素的含量在夜晚达到高峰,在白天渐渐回落。与生物节奏相呼应并为CR充当分子基础的是一种体内生物钟,它的构成元素包括影响这些活动的基因,由此生成的蛋白质,以及体内的各个系统生理机能。

哪怕缺少光线、温度或湿度变化等环境信号,植物也以与动物相似的方式展现出节律性波动。这些变化可见于它们的光合作用、叶片运动、开花、发芽、生长与酶活性中。同样地,植物的CR潜在基础似乎也是以基因活动为中心。■