每一個生命體内都有一個“鐘表”，控制着它們适應地球晝夜變換，做出相應的行為。人類通過一些客觀的方式來記錄時間的流逝，但動物并不像人那樣知道具體時間，但确知道什麼時間幹什麼事。例如，家裡養雞的同學，有沒有發現，到了傍晚，所有雞都主動歸窩，清晨公雞準時打鳴。這說明啥，是表明動物明确知道時間嗎？其實，動物并不知道時間的流逝，但卻能準時做出反應，是一種本能行為。伊棋來聊聊控制生物行為的生物鐘。

你知道嗎，在南美洲危地馬拉有一種鳥，被當地人作為鐘表使用。這種鳥叫做第納鳥，它有一種規律的行為，即每30分鐘就叫喚一次，誤差隻有15秒左右，被冠以“鳥鐘”的外号。

那麼，是什麼在控制這種行為呢？其實與生物鐘有密切關系。

關于生物鐘的研究，2017年，諾貝爾生理學或醫學獎就頒發給了三位研究這一生物節律的科學家，表彰他們從分子層面解釋清楚生物鐘是如何工作的。

1971年,科學家 Seymour Benzer和Ronald Konopka在果蠅體内發現了一種與生物鐘調節相關的基因———period。十年後, Jeffrey C.Hall、Michael Rosbash和Michael W.Young成功克隆出period基因。經過3位諾貝爾獎得主的不懈努力, 與period相互作用的其他基因的發現, 科學家們提出了轉錄翻譯負反饋回路 (transcription-translation feedback loop, TTFL) 的概念, 即period以及另一個生物鐘基因-timeless的轉錄會被它們自身翻譯出的蛋白-PER和TIM所抑制。該機制和随後發現的一些更加複雜的分子機制共同調節着生物鐘的生理功能。

這就為解釋生物的生物鐘行為提供了解釋和依據，例如為何人坐飛機出國後需要倒時差，就是因為環境的改變影響了相關基因的表達，需要一段時間才能适應。

生物課裡講過，生物的生命活動和行為與體内分泌的蛋白質有關。也就是說，生物的不同的功能由相應的蛋白質來執行。比如，吃飯時，口腔裡分泌的唾液裡就含有一種可以消化澱粉的蛋白質——唾液澱粉酶，因為澱粉是一種多糖，必須在唾液澱粉酶的消化下轉變為葡萄糖等單糖，才能被吸收利用。

前面也提到了生物鐘基因period，那麼這個基因是如何發揮作用的呢？Rosbash研究團隊發現period基因編碼的蛋白質PER在夜間積累, 白天則被降解。即PER蛋白的水平在24 h周期内循環震蕩, 而這一循環周期恰恰與晝夜節律同步。這也從實驗層面解釋了生物晝夜行為變化的原因。

1994年, Michael W.Young發現了第2個晝夜節律基因:timeless，這個基因也具有晝夜周期變化的規律。Young等人發現的另外一個生物鐘基因———doubletime，它編碼的DBT蛋白是一種蛋白激酶, 可以通過調節PER蛋白的降解進而延遲PER蛋白的積累, 解釋了為什麼PER蛋白的震蕩的周期會穩定在24 h左右。

那麼，不同生物的生物鐘到底在哪裡呢?其實，不同的物種其生物鐘存在的位置也不一樣。例如，鳥類以及哺乳動物的生物鐘在腦下的松果體内，有研究就嘗試摘除麻雀的松果體，發現麻雀的周期表現消失了。蟑螂屬于晝伏夜出的類型，它的咽下神經節裡有控制這種行為的神經分泌細胞，也就是它的生物鐘位置。

在自然進化的過程中，生物們找到了自己的生态位，為了生存，為了避開競争，目的就是更好地生存。而生物鐘的意義在于，幫助自然界的生物适應生存環境。比如覓食同種食物，夜晚行動可以和白天的競争者避開，也可以在生物鐘的調節下避開捕食者。所以，當我們人類開始夜晚休息的時候，對一些動物來說，才是生活的開始。

我是伊棋，生物博士，歡迎關注。

參考文獻

生物鐘的秘密——2017諾貝爾生理學或醫學獎簡介。首都醫科大學學報，2017。

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