生物鐘與晝夜節律相匹配究竟有多重要


生物鐘與晝夜節律相匹配究竟有多重要

俗話說,時間就是一切,一項新的研究成果支持了這句老話。

  對晝夜節律的研究表明,時間對人類健康至關重要。晝夜節律是我們體內的24小時模式,它影響著睡眠-覺醒和代謝週期。當我們的作息及體內生物鐘與自然的晝夜循環不同步時——如不規律的輪班工作、時差反應和糟糕的睡眠質量——就會增加患病風險,但這一切背後的遺傳機制尚未確定。

  如今,美國加州大學聖地亞哥分校的科學家們在一種名為藍藻的光合細菌中,發現了由生物鐘調節的行為的根源。這項研究由該校生物學科學部的科學家Arnaud Taton及資深作者James和Susan Golden領導,相關結果發表在《自然通訊》雜誌上。

  晝夜節律生物學中心主任Susan Golden教授說,“很多人類疾病都與不良生活習慣有關,比如熬夜、不規律飲食和不規律睡眠。在藍藻中,生物時間和外部環境時間的匹配有很大不同。”

  科學家們知道,在尋找新基因的過程中,細菌會吸收環境中的DNA。這樣的過程為它們帶來了產生遺傳變異的原材料,物種也因此得以進化。然而,科學家只對少數生物的這個過程的細節有所瞭解。吸收DNA的能力通常受到嚴格控制,科學家認為,不加選擇地吸收外來基因對生物體有害。

  在這項新的研究中,研究人員揭示了長鏈藍藻(Synechococcus elongatus)體內的DNA攝取機制,並發現其細胞內的生物鐘會阻止它們在大清早的時候攝取DNA,而傍晚過後的攝取過程則有所加強。他們預測,某些黃昏高峰、黑暗誘導基因的時鐘介導表達是從環境中獲取DNA的關鍵。

  結果表明,當身處黑暗時,細胞的內部時鐘會告訴他們天黑了,DNA吸收和合並隨之急劇增加。相比之下,當黑暗與體內生物鐘時間不匹配時,就不能促進DNA的吸收和整合。

  至於為什麼DNA吸收在早上被抑制而在晚上會增強,科學家們還不是很確定。他們正在驗證一些假設,比如,當病毒傳播得很厲害時(通常是白天),個體可能會避免吸收有危害的DNA。研究人員說:“這項研究表明了保持體內生物鐘與外部環境一致的重要性,這樣才能在一天中的正確時間進行生物鐘調整。”


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