1.我們的體溫在早晨睡醒之前最低,在下午四五點鍾最高。如果你早晨7點體溫達到華氏99度,那麼你很有可能發燒了。但是如果是在下午5點,那就一切正常。
2.淩晨突發心髒病的幾率是其它時間的兩倍。
3.人的出生高峰在上午和午後。
4.自殺高發時段同第3條。
5.生物鍾是醫生安排病人在一天中哪個時間吃藥的依據。比如,阿司匹林和抗組胺藥上午吃藥效最好。某些類型的癌症化療如果在晚上進行就更有效,毒副作用也更小。
6.和一天中的其它時間相比,人們更容易在晚上入睡之前進行性生活。
7.如果我們在完全黑暗中生活,我們過一天可能要25個小時或者更長時間。“時鍾基因”控製著我們的體溫、激素分泌以及大部分的細胞活動。生活在黑暗中,我們的生物鍾走一圈的時間會越來越長,直到陽光重新設定它為止。
頭頂的第三隻眼
如果說人類有第三隻眼睛,也許腦中閃過的第一個人物就是“二郎神”了。其實,生物學家早就發現,早已絕滅的古代動物頭骨上有一個洞。起初生物學家對此迷惑不解,後來證實這正是“第三隻眼睛”的眼框。
研究表明,不論是飛禽走獸,還是蛙魚龜蛇,甚至人類的祖先,都曾有過這第三隻眼睛。但是,隨著生物的進化,它逐漸從顱骨外移到了腦內,成了“秘密”。
“第三隻眼”正是人體的生物鍾的調控中心——鬆果體(pineal body)。它以一顆小小的灰紅色豆狀姿態靜謐在中腦前丘和丘腦之間。它很小,長5~8mm,寬為3~5mm,重量僅有120~200mg,位於第三腦室頂,所以又被稱為腦上腺(epiphysis)。鬆果體表麵被以由軟腦膜延續而來的結締組織被膜,被膜隨血管伸入實質內,將實質分為許多不規則小葉,小葉主要由鬆果體細胞、神經膠質細胞和神經纖維等組織。在鬆果體細胞之間還可見到一些圓形、卵圓形或不規則形鈣化顆粒,稱為腦沙(brain sand)。其成分主要為磷酸鈣和碳酸鈣。這些腦沙一般出現在青春期後,其量隨年齡而增加。
鬆果體的功能還不是很明了,但一般情況下我們認為,人的鬆果體能夠合成、分泌多種生物膠和肽類物質,所以主要是調節神經的分泌和生殖係統的功能,而這種調節具有很強的生物節律性,並與光線的強度有關。鬆果體細胞可以分泌一種胺類激素——“鬆果體素”,也就是我們常說的,具有促進睡眠、調節時差、抗衰老、調節免疫、抗腫瘤等多項生理功能的“褪黑激素”。
由於褪黑激素的分泌受光照和黑暗的調節,因此,晝夜周期中光照與黑暗的周期性交替就會引起褪黑激素的分泌量相應地出現晝夜周期性變化。實驗證實,褪黑激素在血漿中的濃度白晝降低,夜晚升高。鬆果體通過褪黑激素的這種晝夜分泌周期,向中樞神經係統發放“時間信號”,轉而引發若幹與時間或年齡有關的“生物鍾”現象。如人類的睡眠與覺醒、月經周期中的排卵以及青春期的到來。
褪黑激素的分泌是通過鬆果體細胞接受頸上神經節發出的交感神經節後纖維的支配,刺激交感神經實現的。而鬆果體的分泌機能與光照有密切的關係,持續光照可導致鬆果體變小,抑製鬆果體細胞的分泌,而黑暗對鬆果體的分泌起促進作用。由於褪黑激素的分泌與合成受光照與黑暗的調節,因此,它的分泌量出現晝夜節律變化。在人的血漿中,當中午12點時,其分泌量降至最低,而在午夜12點時,分泌量可達到最高。這就是人們在陽光明媚的日子裏會感到心情舒暢、精力充沛、睡眠減少。反之,遇到細雨連綿的陰霾天氣就會變得情緒低沉、鬱鬱寡歡、常思睡眠。
光照抑製哺乳動物鬆果體分泌褪黑激素的途徑大致如下:由於鬆果體受“頸交感節後纖維”的支配,當光線投射到視網膜並將其部分信息傳遞到視交叉上核後,視交叉上核又通過某種功能尚未研究清楚的神經聯係,經內側前腦束把光照信息傳到交感低級中樞,再經脊髓傳至頸上神經節,抑製鬆果體的活動。也就是說,如果“視交叉上核”遭到損傷,或者聯係頸上交感神經節的神經被切斷,都會使鬆果體隨明暗變化的節律性活動消失,那麼晝夜節律就會出現問題。也許正是因此,盲人的生物鍾大多是紊亂的。
不看不知道
褪黑激素與年齡
褪黑激素最早可以由母親的胎盤傳給胎兒,亦可經哺乳授給新生兒。經過測定,嬰兒誕生後體內即可檢測到褪黑激素。出生三個月後,就可以出現明顯的晝夜節律了。在3~5歲的幼兒期,夜間褪黑激素的含量很高,是人類整個生命過程中夜間鬆果體分泌量最高的時期,這一時期,褪黑激素能充分保障兒童的睡眠。7歲左右,褪黑激素的分泌開始退化,但在整個青春期,它的分泌量仍持續在一個較高水平。這就是為什麼青少年的瞌睡比較多的緣故。青春期末,褪黑激素的分泌量將會明顯下降,35歲時,水平將降到一個低水平狀態。之後,隨著年齡的增長,褪黑激素的分泌量還將緩慢下降,相當幼兒時期的1/5—1/8,所以老年人的睡眠比較少。
由於鬆果體的活動受光照的特別影響,所以生活在兩極的動物其鬆果體的季節性變動會特別顯著——在太陽不落的夏季(又稱白夜、永晝或午夜太陽,是在地球的兩極地區,一日之內太陽都在地平線以上的現象),鬆果體的活動幾乎完全停止;而在漫長而黑暗的冬季(極夜,又稱永夜,同是在地球的兩極地區,一日之內太陽都在地平線以下的現象),鬆果體活動極度增強,產生大量的褪黑激素,從而抑製生殖活動。可能正是這種原因,居住在北極的愛斯基摩人(Eskimo,北極土著居民中分布地域最廣的民族,其居住地域從亞洲東海岸一直向東延伸到拉布拉多半島和格陵蘭島,主要集中在北美大陸),由於冬天處在黑暗之中缺乏光照,褪黑激素分泌增加,影響了“下丘腦~垂體~卵巢軸”(主要生理功能是控製女性發育、正常月經和性功能,因此又稱性腺軸。此外,它還參與機體內環境和物質代謝的調節),因而女性的月經在冬天便會停止。而且,愛斯基摩女子的初潮可晚至23歲才出現。近年來發現,燈光和自然光一樣,同樣對鬆果體褪黑激素的分泌起到抑製作用,從而減弱對性腺發育的抑製,導致性早熟(褪黑激素除了有控製睡眠的作用,另一個功能就是調節性激素。在正常的生理條件下,性激素和褪黑激素可以相互抑製。即當褪黑激素分泌增多時,性激素的分泌就會減少;當褪黑激素的分泌減少時,性激素的分泌則會增加)。
有個四歲的小女孩,健康活潑,非常可愛,不過她有些“與眾不同”,小小年紀卻有了慢慢隆起的乳房。起初,家長以為是孩子營養過剩所致便沒有在意,當母親為其洗澡時竟發現,女兒的乳房大小幾乎相當於十幾歲的女孩了,而且還出現了乳暈,這才慌了神,急忙帶著孩子到醫院兒科就診。
醫生接診後發現,孩子的症狀是“性早熟”。在詢問家長後得知,孩子沒有患任何可以導致早熟的疾病,家長也沒有給孩子吃過成人補品。據家人回憶,孩子出生後,每天晚上都是開燈睡覺,一來是因為擔心孩子太黑害怕,二來孩子後來主要由爺爺奶奶帶,夜晚孩子起來大小便或者給孩子衝奶喂奶時,有燈光會很方便。於是,專家判斷,孩子出現性早熟最主要的就是因為夜晚的燈光。由於長期處於燈光的刺激下,褪黑激素分泌減少,從而促進了性激素分泌也開始增加,促成了孩子的性早熟。不光如此,如果孩子常常注視銀屏,無論是電視還是電腦,也無論孩子們看的是怎樣的內容(實際上,對青春期之前的兒童來說,由於他們在性方麵還沒有發育及認識,“少兒不宜”的鏡頭其實對他們不起作用),均會促使“青春期”的提早到來。曾有人對塔斯卡尼地區(Tuscany,意大利城市)的74名6歲到12歲的兒童進行了研究。他們讓這些孩子在一周內不看電視也不使用電腦,結果發現他們體內的褪黑激素含量提高了30%。
現在,孩子們的功課繁重,家長怕孩子學習時眼睛疲勞,傾向於購買瓦數很高的燈照明。這也許並不是好的選擇,應以不刺眼、眼睛感到舒適為佳。在書房內,根據視物距離從30厘米—100厘米,可選擇15瓦—60瓦的白熾燈;視物距離從55厘米—150厘米,可選擇8瓦—40瓦的日光燈。
基因:母鍾、子鍾、孫鍾
遺傳的實質是生物鍾上的記塊的釋放,進化的實質是染色體的變異,退化的實質是染色體功能的關閉。比如人的盲腸和人類的尾巴,都退化了,但是都有痕跡,它們的生物鍾的子鍾還是存在於那個部位,隻是功能沒有了,被母鍾關閉了;所有器官,隻要不用,其功能都會退化,不僅僅是盲腸。退化以後的器官,第一是器官縮小,第二是功能消失。由此看來生物鍾具有兩麵性:器質性和功能性,器質性決定器官的性質,主要是決定器官的大小、形狀和細胞數量,功能性決定器官功能的發揮程度、功能的有無、分泌功能物(如各種酶和素)的多少。
DNA是指起遺傳作用的螺旋體,生物鍾是DNA和它周圍所附帶的蛋白質等物質。DNA上分支的交叉連接部位即“端點”,控製著基因的發生時間和順序。試設想一粒種子,放在土裏,沒有一定的原塊(外界條件)的刺激是不會發芽生長的,一旦條件足夠,端點就被激活,端點指令DNA依次解碼,如果沒有這種控製,基因就會各自為戰。
人的生長發育行為的產生,都是染色體上的基因決定的,什麼時候停止生長,什麼時候產生性欲,什麼時候分娩,什麼時候停經等等這一切都是一個人按時按刻來完成的,沒有一個不是生物鍾的體現,所以“DNA就是生物鍾”,是它決定一個人的一切生理進程。如果DNA所決定的這些按時按刻出現的東西都不屬生物鍾的範疇,那就沒有人體生物鍾了。
“母鍾”是受精卵攜帶的那條染色體。生物個體就是以母鍾為藍圖進行分解、合成的,該母鍾決定了一個人的一生。母鍾的分裂是一定的,並非無止境地分裂下去,一般情況下,人類的母鍾通過5次分裂產生24條與它相一致的“體染色體”——“子鍾”。之後,人類的所有器官都將在這24條子鍾下麵分裂產生。其實,母鍾在分裂以前,就已經嚴格地將24條子鍾各自應該如何釋放、如何解碼、以及在哪些地方解碼等事情都安排好了。24條子鍾分裂結束後便開始各行其是:製造肝髒、製造腎髒、製造心髒……同時,各自開始進行功能的發揮,於是一個新的個體產生了。