2024“南国书香节”《生命花开》
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在南美洲的危地马拉,有一种色彩鲜艳的第纳鸟,它们有个有趣的习惯:每隔30分钟就会“叽叽喳喳”地鸣叫一阵,时间误差只有15秒!周围的居民发现了这个奇特的现象,便以它们的叫声来推算时间,称其为“鸟钟”。
在非洲的森林里,也有另外一种奇特的报时虫,它每隔1小时就变换一种颜色,生活在那里的人们就把这种小虫捉到家里养起来,用它们这种准确固定的变色来推算每天的时间,称作“虫钟”。
不仅动物界,在植物中也有类似的现象。南非有一种奇异的阔叶树,它的叶子每隔两个小时会翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”。在南美洲的阿根廷,有一种野花,每到初夏晚上8点左右便纷纷开放,人们觉得它能报时,称它为“花钟”。
在整个大自然中,还有其他许许多多的动植物,连微小的细菌,甚至某些单细胞生物,都存在着一些有趣的规律性现象,就像时钟报时一样精确,充分显示了正常生命DNA内在的节律性变化。
其实,地球上所有的生命活动,几乎都是按照某种固定的时段进行的,仿佛生物体内存在着一个“隐性时钟”,在暗中提醒和影响着生物体的运行状态。即在不同的时间段,各种生物会进行相应不同的生命活动,DNA也相应处于不同的表观功能状态,从而形成一种相对稳定的生命活动规律。
早在19世纪末,科学家就注意到了生物体内具有“生命节律”的现象。国外一些医生和心理学家,通过长期临床观察,发现在病人的病症、情感以及行为的起伏中,存在着一个以23天为周期的体力盛衰和以28天为周期的情绪波动规律。后来,根据其他大量实验数据,科学家将体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏,绘制出了三条波浪式人体生物节律曲线图。
如今,科学研究已经证实,每个人从出生到死亡,体内都存在着多种生物节律(也称生物钟),比如体力、智力、经期、血压、情绪等,它们在不同的时间段都会呈现周期性变化。这一切都是人体的生物钟,对人体内的各个器官组织功能,以昼夜24小时为周期发挥作用。比如在不同时段,人的体温会发生相应的变化,因此通过测量体温的变化,也可以了解自己的昼夜节律。
生物体之所以具有这些显著的规律性生命现象,是因为生物体内“生物钟”这个特殊的生理机制。也就是说,从白天到夜晚,在一天24小时的时间周期内会形成一个生理周期节律,它与地球自转相吻合。它就像是生物体内的一种无形的“时钟”,本质上是生物体生命活动的内在节律性,是由生物体内的时间结构序甚至更大的宇宙时间结构序决定的。
作为万物之灵的人类,同样受着这种生命节律的支配。我们每天都会按照一定的时间点去睡眠或苏醒,进行相应的生存活动和休息。每个人的睡眠与觉醒都有一定的节律。大体而言,人类的生命功能与状态具有节律性。
在清醒状态下,我们的身体和精神充满精力和激情,会做出高效的活动;在休眠状态下,我们的显意识与躯体活动下降,而潜意识与内脏活动则会增加,日常生活中的这种现象都证明着生命的规律性,也体现着生物钟对我们生命状态和活动的影响。
生命状态的节律性和生物钟,也与DNA表观变化密切相关。DNA功能状态与表观呈现也随着年月日时和生命周期的进展而变化。反过来,DNA节律变化也影响着生物钟的不同形态与节律,进而控制着生命的活动,包括进食、消化、睡眠、苏醒以及脏腑生理功能,等等。
草木萌发、动物成长、人类衰老、青春期和更年期到来,以及女性月经和周期性排卵等,每种生命都有相对固定的生、壮、老、死等生命阶段和一定的生命时限。按照目前比较流行的说法,人类最长寿命可达150岁(当然,现实中大部分人平均寿命为七八十岁),一些大的哺乳动物,熊和虎能活40~50年,有些乌龟可以活到上百岁(大部分乌龟可活几十年),大型海鸟信天翁的平均寿命为50~60年,仙鹤可以活到60多岁,大型鹦鹉可以活到100岁左右,小型动物猫、狗、狼、狐狸等可活10~15年,更小些的松鼠和野兔能活10年,而蜻蜓的寿命是4个月,蟪蛄的寿命只有一季,蚊子只能活2个月,蜉蝣的生命只有1天。
所有的生命都具有不同的生命期限,同时也意味着每个生命个体的生存不会超越自己种族的最大寿命,生命都有内在的时限控制。这种宿定的生命时限(或生命长度)是这个物种诞生和长期进化的结果,最终是由其DNA程序中内在的生物钟来控制的。这可能与DNA的长度和丰度相关,目前,关于这方面的研究还很少。
从微观层面上讲,DNA表观表达也有其自身内在的周期性变化与调节,我们称之为DNA生物钟。DNA能量状态也会随着生物钟在24小时(或十二时辰)有一个周期性的变化。
目前认为,个体生命的生物钟中枢位于大脑下丘脑的“视交叉上核”(SCN)和间脑顶部的松果体。视交叉上核是哺乳动物脑内昼夜节律的“起搏器”,松果体是哺乳动物生物钟的调控中心。
通常眼球内的视网膜细胞可以感受外界一天光照强度的变化,并将信号持续地传到大脑SCN,收到信号的SCN会及时刺激松果体,使松果体在不同时段分泌不同量的褪黑激素。由此,褪黑激素的分泌就受到光照和黑暗程度影响。昼夜中光照与黑暗程度的渐变和周期性变化,就会引起褪黑激素分泌量相应出现昼夜节律性变化。
实验证明,褪黑激素在血浆中的浓度在白昼降低,在夜晚升高。松果体通过褪黑激素这种昼夜分泌变化,向中枢神经系统发放“时间信号”,进而产生人体生命状态周期性和节律性变化。
人类活动自古便是日出而作,日落而息,并随着四季的更迭改变相应的劳作方式。在人类长期活动和进化过程中,人体生物钟有了牢固的DNA“记忆”,由此形成了相对稳定的周期性变化规律与节律。
(选自李永奇教授健康科普新书《生命花开》)
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