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《科学大众》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

创办于1937年,是我国创刊最早、影响最大的科普刊物之一。现由江苏省科技厅主管、江苏省科协主办。70多年来,杂志秉承“科学大众化、大众科学化”的宗旨,矢志不渝地为提高中华民族特别是青少年科学素质服务,影响了一代又一代中国人,得到了毛泽东、周恩来等党和国家领导人的肯定。

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拨准“生物钟”

2008-11-02 23:09:19

  公元前4世纪,亚历山大大帝发现,某些花朵在白天开放,夜晚就自动闭合。瑞典分类学家林内奥在花园里种上各种花朵,它们在白天和夜晚开放及闭合的时间都不相同,因此每天只要看看窗外的花朵,就可以知道确切时间了。

  科学研究证明,生物节奏的确存在,于是产生了研究生物节奏的学科——生物计时学。近年来,这一学科已经取得了显著进展。

  生物钟现象

  许多生物存在着有趣的生物钟现象。

  南美洲的危地马拉有一种第纳鸟,它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子,误差不会超过15秒,当地居民用它们的叫声来推算时间,称为“鸟钟”。

  非洲的密林里有一种报时虫,它每过1小时就变换一种颜色,在那里生活的人们把这种小虫捉回家,看它变色以推算时间,称为“虫钟”。

  南非有一种大叶树,它的叶子每隔两小时就翻动一次,因此当地居民称其为“活树钟”。

  南美洲的阿根廷,有一种野花能报时,每到初夏晚上8点左右便纷纷开放,被称为“花钟”。

  不仅动植物如此,微小的细菌也知道时间。科学家发现,某些单细胞生物体内不仅存在生物钟,而且这些生物钟十分精确。

  人体生物钟

  人体也拥有某种节奏。科学家研究证实,每个人自诞生之日直至生命终结,体内都存在着多种生物节奏,如体力、智力、情绪、血压等。生物钟根据大脑的指令,调节全身各种器官以24小时为周期发挥作用。生物节奏让人类适应所处环境,它让人体与日夜交错达到和谐统一。它可以最大限度地利用阳光,调节体温。

  19世纪末,科学家就已开始研究生物节奏现象。20世纪初,研究人员通过临床观察发现,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。此后,科学家在研究了数百名高中和大学学生的考试成绩后,发现人的智力是以33天为波动周期的。于是,科学家们将体力、情绪与智力盛衰起伏的周期性节奏,绘制出了三条波浪形的人体生物节律曲线图,被形象地喻为一曲优美的生命三重奏。到了20世纪中叶,生物学家又根据生物体存在周期性循环节律活动的事实,创造了“生物钟”一词。

  生物钟工作原理

  在包括哺乳动物在内的所有具备神经系统的动物中,主要心脏计时器都在一个位于丘脑中不足1毫米的区域,即上交叉核。它由大约1万个神经元组成,可以从体外接受信息,并为其他器官的小生物钟的协调发出信息。


光照治疗是调节生物钟的一种重要方法

  近年来,科学家们从基因角度对生物钟加以深入研究,目前已经在肠道、肝脏、肾脏和肺部等部位发现12个基因片断,负责调整上交叉核中的生物节奏机制。尽管这些基因片断已经存在,但仍需要有人去调整节奏,上交叉核就是领导者。当细胞感受到来自领导者的信号时,就会依据它所拨的节拍开始摇摆。这些信号主要是各种神经细胞的脉冲和荷尔蒙。

  当上交叉核接收到来自这些细胞的信号后,就把它们发送到大脑的其他区域和身体的其他器官。白天时,为配合阳光,上交叉核发出指令,封锁睡眠激素。到了夜晚,上交叉核又会取消封锁,信号抵达松果腺,后者负责释放睡眠激素。当血液中这种激素的含量上升到一定标准时,人体就会感到丝丝困倦,直至入睡。

  时间治疗学

  近年,国际上对时间生物学研究十分重视,提出了时间病理学、时间药理学和时间治疗学等概念。

  科学家已经发现了人体生物节拍与某些疾病之间的关联,如抑郁症、失眠、癫痫以及一些内分泌疾病等。不同的病症发作时间也不相同。

  此外,科学家发现,针对不同的病症,调整服用药品的时间,会产生不同的后果。抗凝血药肝素在夜间会发挥更强大的功效,而哮喘的发作则会在清晨更加频繁和严重。这也就是为什么时间治疗学更有利于机体器官收到药物功效的原因,因为它考虑到了药物、患者和服用时间的特性。时间治疗学的目的就是使激素分泌、血压、体温以及其他各方面达到生物节奏上的和谐一致,从而收到更加明显的效果。许多疾病的治疗都可以依据人体的生物钟节奏得到效果上的改善,例如皮肤类疾病、肥胖、风湿性关节炎、哮喘、偏头痛、心绞痛、过敏性鼻炎、飞行时差综合症、高血压和癌症等。

  法国在时间治疗学方面拥有许多优势。十几年前,法国维勒瑞夫的保罗•布鲁斯医院便开始运用这一技术,为每位患者制定专门的治疗计划,发现根据生物钟制定的化疗方案更加有效,对人产生的毒性也更小。那些10年前被诊断只有3年存活期的患者,在接受了这项治疗后现在依然活着,而且很多已经治愈了疾病。

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