第九章 生物钟 生物钟学说产生于现代,它是一门研究机体与环境相互关系的时间模式——生物活动的周期性问题的学科。
大量事实证明,生物不仅具有节律性功能或行为表现,还能像时钟那样计时或测定时间。也就是说,生物体好像都受着某种内在时钟——生物钟的控制。
身体内究竟有多少种类的生物钟?对此,曾有过许多种设想。对动植物做的大量实验表明,似乎存在着几种互相联系而又互相区别的生物钟。例如鸟类至少同时存在三种生物钟:一种生物钟确定它们进行某些特定活动的时间,如燕子秋天的往南移栖;另一种生物钟对某些支配着一个时期内逐渐变化的节律起调节作用,如鸟的生殖器官季节性的发展和萎缩;另外还必然有一种生物钟,能够使鸟儿知道一天之中的确切时间。这样,尽管地球和月亮相对于太阳的位置在不断改变,它们也能在飞行中保持正确的方向。
一般说来,生物存在多少种不同的节律,就可能有多少种不同的生物钟。也就是说,在一个生物体内,是由各种各样的生物钟控制着许多不同的机能和活动。因此,经常可以看到有人把支配各种生理功能节律的生物钟,形象地称为“体温钟”、“睡眠钟”、“情绪钟”、“智力钟”、“卵巢钟”、“运动钟”、“寿命钟”等等。然而,上述各种机能不同的生物钟,若按其节律周期来分,大致又可归纳成三种:昼夜节律生物钟,年节律生物钟与月节律生物钟。对于具有相同周期,控制各种机能节律性的生物钟(亦称为子钟)来说,很可能又受一只或二只发生这种周期节律的生物钟(亦称为母钟或主钟)所控制。例如,在一个生物体内,很可能只有1~2只昼夜节律母钟,同时控制着所有昼夜节律子钟的活动。
在各种生物节律的母钟中,目前研究最多的是昼夜节律母钟,并且知道在不同种族的动物,它们可能藏在身体的不同部位。
现在已经确定,视交叉上核是哺乳动物脑内的一个昼夜节律生物钟。它具有对光照周期的敏感性,产生与环境明暗变化同步的节律,但是,从哺乳动物表现出的各种各样的昼夜节律来说,除了环境明暗的变化之外,进食和社会因素等也有显著的影响。事实上仅靠视交叉上核是不可能控制所有的昼夜节律的。现在知道,当人体处于与外界时间线索(时钟、日光、无线电等)完全隔绝的房间或地洞里时,内源性的人体昼夜节律有时会变成两大组周期不同的节律。
例如,直肠体温、尿钾、尿钠和水排泄的节律周期为24.8小时,而休息一活动节律和尿钙的节律周期为33.5小时。因此,现在很多学者认为,人体的昼夜节律母钟很可能两台或者两台以上。
大量事实证明,生物不仅具有节律性功能或行为表现,还能像时钟那样计时或测定时间。也就是说,生物体好像都受着某种内在时钟——生物钟的控制。
身体内究竟有多少种类的生物钟?对此,曾有过许多种设想。对动植物做的大量实验表明,似乎存在着几种互相联系而又互相区别的生物钟。例如鸟类至少同时存在三种生物钟:一种生物钟确定它们进行某些特定活动的时间,如燕子秋天的往南移栖;另一种生物钟对某些支配着一个时期内逐渐变化的节律起调节作用,如鸟的生殖器官季节性的发展和萎缩;另外还必然有一种生物钟,能够使鸟儿知道一天之中的确切时间。这样,尽管地球和月亮相对于太阳的位置在不断改变,它们也能在飞行中保持正确的方向。
一般说来,生物存在多少种不同的节律,就可能有多少种不同的生物钟。也就是说,在一个生物体内,是由各种各样的生物钟控制着许多不同的机能和活动。因此,经常可以看到有人把支配各种生理功能节律的生物钟,形象地称为“体温钟”、“睡眠钟”、“情绪钟”、“智力钟”、“卵巢钟”、“运动钟”、“寿命钟”等等。然而,上述各种机能不同的生物钟,若按其节律周期来分,大致又可归纳成三种:昼夜节律生物钟,年节律生物钟与月节律生物钟。对于具有相同周期,控制各种机能节律性的生物钟(亦称为子钟)来说,很可能又受一只或二只发生这种周期节律的生物钟(亦称为母钟或主钟)所控制。例如,在一个生物体内,很可能只有1~2只昼夜节律母钟,同时控制着所有昼夜节律子钟的活动。
在各种生物节律的母钟中,目前研究最多的是昼夜节律母钟,并且知道在不同种族的动物,它们可能藏在身体的不同部位。
现在已经确定,视交叉上核是哺乳动物脑内的一个昼夜节律生物钟。它具有对光照周期的敏感性,产生与环境明暗变化同步的节律,但是,从哺乳动物表现出的各种各样的昼夜节律来说,除了环境明暗的变化之外,进食和社会因素等也有显著的影响。事实上仅靠视交叉上核是不可能控制所有的昼夜节律的。现在知道,当人体处于与外界时间线索(时钟、日光、无线电等)完全隔绝的房间或地洞里时,内源性的人体昼夜节律有时会变成两大组周期不同的节律。
例如,直肠体温、尿钾、尿钠和水排泄的节律周期为24.8小时,而休息一活动节律和尿钙的节律周期为33.5小时。因此,现在很多学者认为,人体的昼夜节律母钟很可能两台或者两台以上。