本文由公眾號 “把科學帶回家” 提供給孩子最好的科學教育
你是不是有過這種感覺，每天最折磨人的時間段，莫過於晚飯後開始作業輔導的時候了。一到這個時候，每個有孩子的家庭都會傳出家長的怒吼！一到這個時候，每個家長也都感覺自己快要心梗了……
實際上，家長們陪作業的時間似乎不太對。來自諾獎的研究發現，晚飯後是一天中血壓最高的時間。為了避免出現陪作業到爆血管的事故，請各位家長謹慎挑選陪寫作業的時機！
而這個負責調節我們的生理機能，使其與地球的24小時自轉週期保持一致的，就是我們常說的“晝夜節律”，或者更常見的說法——“生物鐘”。
生物鐘系統對於身體至關重要，能讓我們在白天保持精力充沛，在夜晚順利入眠，體溫、血壓，甚至免疫系統都會按照晝夜節律規律的進行週期性調節。
不止人類，這個星球上所有的生命都有一套自己的晝夜循環系統，譬如天一黑，你養在陽臺上那群寵物就開始躁動起來……這是生物在進化過程中不斷適應地球自轉規律的結果。
那麼，這個內部“時鐘”是如何順利運行的？靠的就是我們身體裡為各個組織部門進行“報時”的“鐘錶匠”們。
1971年，加州理工學院的科學家們在研究果蠅（又是這個萬能的科研標本）時發現，當其體內一個基因產生突變後，原本生活作息規律的果蠅突然變得混亂起來。該基因突變的果蠅的晝夜節律有的變長，有的變短，有的甚至完全消失了……
在此基礎上，1984 年三位科學家（傑弗裡·霍爾， 邁克爾·羅斯巴什，邁克爾·楊）成功地從果蠅體內分離提取出了該基因，並因此獲得了2017年諾貝爾生理學或醫學獎。
這個基因就是我們體內重要的“鐘錶匠”之一——Period基因，簡稱PER基因。
其編碼的蛋白被稱為PER蛋白。在晚上，PER蛋白會在果蠅體內積累，到了白天又會被分解。其濃度會循環震盪，週期為 24 小時，剛好和晝夜節律相同。
為了解釋這種現象，科學家們提出了一個假設——PER蛋白可以讓PER基因失去活性。
當PER基因有活性的時候，可以合成PER信使RNA，後者進入細胞質後開始合成PER蛋白。隨後，PER蛋白進入細胞核，逐漸積累，抑制PER基因的活性，使其生產PER蛋白減少。這樣，PER蛋白與PER基因形成了一個抑制反饋的環路，PER蛋白可以抑制基因合成自己，形成了晝夜節律。
此外，PER蛋白並不能靠自己的力量進入細胞核這種“機要之地”。它必須藉助另一為“鐘錶匠”的幫助，這位鐘錶匠被稱為節律基因——“TIM基因”。
只有在其編碼的TIM蛋白與PER 蛋白結合後，兩個蛋白才可以一起進入細胞核，並且在那裡抑制 PER基因的活性。
用更通俗的說法，我們可以想象這麼一個畫面——
在一間昏暗的小屋子，辛勤的鐘表匠“PER基因”埋頭苦幹，為了養家餬口不停的製造鐘錶零件，我們稱它為PER匠。
造好的零件“PER蛋白”被堆積在院子裡，越來越多，眼看就要擠進屋子了。
這時候老師傅的鄰居“TIM蛋白”就拿著零件慌忙說：老哥，快別造零件了！你看，門外已經堆不下，都擠進屋裡啦！
PER匠這才意識到：媽呀，做多了，趕緊停工吧，休息一下！
隨後屋外的零件就會慢慢被運走（消失），等到PER匠發現屋裡已經沒有零件時，又慌忙開始辛勤的勞動起來。
製造製造，擁擠擁擠，停工停工，消失消失，製造製造，擁擠擁擠，停工停工，消失消失。這個過程就不斷的循環往復下去……這樣晝夜節律就形成啦！
但是為什麼這個循環週期會保持在24小時左右呢？這就要靠第三位“鐘錶匠”——DBT基因。
這個基因最主要的工作是合理安排零件的消失週期，相當於鐘錶匠家裡的庫房管理者。其編碼的DBT蛋白可延遲PER蛋白的積累，讓PER蛋白循環的週期固定在24小時左右。
當然，我們的生物鐘是個極其複雜而精密的系統，其涉及到的關聯基因遠遠不止於此。覺得上面的解釋不夠全面的朋友們，可以感受一下下面這張圖：
不斷的研究顯示，參與調節生物鐘的基因種類繁多，包括但不限於BMAL1, CLOCK, PER, CRY, DEC1, DEC2 等等，相關的研究也在持續探索中。
希望你還沒有被繞暈，只需要知道這是一個很複雜的過程。很多辛勤的基因鐘錶匠都參與其中，為我們身體裡的大時鐘添磚加瓦就好啦~
生產鐘錶的匠人們各司其職，還需要一個總體協調人來給它們“對錶”。這時候，就需要視交叉上核SCN的幫助了。
視交叉上核就是前側下丘腦核，它是哺乳動物晝夜節律調節系統的中樞結構，負責產生和調節睡眠與覺醒、激素、代謝和生殖等眾多生物節律。
一到白天，SCN接受到來自陽光的信號，扯開嗓子叫醒身體：現在是活動的好時候，各個機能部門都甩開膀子加油幹啊！
到了夜晚時，光照減弱，我們的身體則會產生褪黑色素，告訴我們該上床睡覺了。
可見光照對於我們的身體是一個強烈的信號，人體會據此調節內環境的“生物鐘”系統。然而，這個經過萬年進化演變而來的精密系統，近百年卻遭到了前所未有的挑戰——燈光。
電燈的出現，讓我們徹底點亮了黑夜。大家的夜生活也被極大的拓展，比如必需熬夜寫作業了……時間被更有效的利用，但隨之而來的就是生物鐘開始出現混亂。
尤其是近些年手機、電腦等電子屏幕的出現，情況變得更為嚴重。電子產品的LED屏幕會發射大量藍光，當這種藍光信號被視網膜光敏細胞ipRGCs檢測到時，它會錯誤的認為當前時段是白天。從而抑制褪黑色素的產生，人們就會毫無睏意。越來越多的人發現，想要順利入睡，已經離不開眼罩的幫助了。
長期的生物鐘混亂會引起各種負面問題，比如注意力下降、免疫力下降、 肥胖、心臟病和高血壓等等等等。
為了健康著想，還是放下手機，遠離電腦，按照規律的作息早睡早起，讓身體裡的鐘表匠們回覆正常的活動吧！
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