生物时钟滴．答．滴

一切的生命韵律，都由一个个不同的生物时钟负责。
有的生物时钟准确死板，有的则可受意识调节、修正。
撰文╱莱特（Karen Wright）
翻译／潘震泽

身体里的日晷

幸运的是，体内有个更强健的计时器，每24小时会调整一回，称为「日变时钟」（circadian clock），该字源自拉丁文，circa是「约略」之意，diem则是「一天」。这个时钟把我们的身体与地球自转所造成的白日与黑夜周期配合一致，帮着建立每天日出而作、日入而息的生活习惯。不过，其影响还不只如此：我们的体温每天在傍晚时分达到最高，在清晨起床前降至最低；血压一般在早晨6~7点开始上升；压力激素皮质醇（cortisol）的分泌量，在早晨是晚上的10~20倍高；排尿及肠道蠕动在夜里通常受到抑制，到了早晨又恢复。

日变计时器比较像个时钟，而非马表，因为它毋须外界环境的刺激就可运作。由自愿生活在洞穴的人士或其他类似情况的受试者所做的研究显示，就算没有日照、工作上的要求及咖啡因的影响，日变周期的型态仍然存在。同时，这样的周期变化存在于体内每一个细胞；就算是养在培养皿里受到持续照明的人类细胞，仍然遵守以24小时为周期的基因活动、激素分泌以及能量的生成。这些周期的机制天生就长在细胞当中，变化的幅度小至1%，一天下来只差个几分钟。

就算日变周期的建立不需要光线，但这个天生内在时钟的相位，仍旧需要自然界日夜周期的校准；就好比每天可能慢上或快上几分钟的普通时钟一样，内在的日变时钟也需要不断调整，以维持准确。有关日光如何调整身体内在的时钟，神经学家已有相当的了解。长久以来，已知大脑的下视丘有一对称为「视叉上核」（SCN）的神经核，拥有为数一万左右的神经细胞，公认是生物时钟的所在。几十年来的动物实验显示，这对神经核推动了一天当中血压、体温、活动量以及警觉度的上下变动，同时也告知脑中的松果腺何时分泌褪黑激素（melatonin）；褪黑激素只在夜间分泌，可促进人类的睡眠。

今年（2002）稍早，分别有两个团队报告，眼睛的视网膜上有专门的细胞，负责将光照强弱的讯息传给SCN。这些细胞当中有些称为「节细胞」（ganglion cell），运作方式与负责视觉的杆细胞与锥细胞完全独立；它们对于光线瞬间变化的敏感度低得多。这种反应迟缓的特性，对于日变周期系统很合适；如果说，观赏烟火施放或是看场日场电影就会搅乱周期控制机制，那可不算什么好事。

日变时钟扮演什么角色？

由于一些其他的发现，SCN在日变韵律所扮演的角色目前正进行新的评估。直到不久以前，科学家认定，SCN负责了全身器官及组织个别细胞计时器的协调控制。到1990年代中期，研究人员发现四种重要的基因，控制了果蝇、小鼠以及人类的日变周期。后续的研究发现，这四种基因不只在SCN有所表现，而是全身到处都有。美国西北大学的高桥说：「这些计时基因在全身上下都有所表现，那可是出乎我们意料之外的发现。」

今年，美国哈佛大学的研究人员报告，在小鼠的心脏及肝脏组织中，有超过1000个基因的表现，具有以24小时为周期的规律变化。不过，表现日变周期的基因在这两种组织中有所差异，它们在心脏表现最多的时刻，与肝脏不同。美国维吉尼亚大学的曼内克说：「它们的分布占满了时间地图，有的在夜间最多，有的是在清晨，有的则在大白天。」

最近曼内克发现，在特定的时刻喂食动物，能使肝脏的日变周期产生相位移动，而掩盖了SCN所遵守的光暗周期。他们将原本随意进食的老鼠改成一天只喂食一回，结果某个计时基因在肝脏表现最多的时刻，位移了12个小时；同样的基因在SCN的表现，则仍然与光照周期维持同步，没有跟着改变。只要想到肝脏对于消化所扮演的角色，那么每日进食的韵律会影响到肝脏，其实是相当合理的。研究人员认为，其他器官及组织的日变时钟，也可能对每24小时规律出现的外界讯息产生反应，譬如说压力、运动以及温度变化等。目前还没有人要SCN逊位：SCN对于体温、血压及其他核心韵律的权威性控制地位，仍然稳当，但这个脑部中枢对周边时钟的控制，已不再被认为是以铁腕方式进行。高桥说：「我们身体器官内的节拍器，可以独立于脑中的节拍器而运行。」

来自 http://www.sciam.com.tw/read/re...cNo=137&CL=18