./t20171010_612293_taonews.html
专题
首页  >  专题  >  媒体视点  >  媒体达人  >  原创文章

【原创】为什么昼夜节律受诺贝尔奖关注?那是基因在作怪

几天前诺贝尔生物医学奖(Nobel Prize in Physiology or Medicine)获奖者揭晓,三位在昼夜节律研究方向上做出卓越贡献的科学家分享了2017年的奖金。这三位科学家分别是美国布兰迪大学的Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash和美国洛克菲勒大学的Michael W. Young。他们已经研究昼夜节律几十年了,今年的诺奖是为了表彰他们发现生物体中控制昼夜节律的分子机制。

地球上的生物活动都是有节律的。地球的自转周期是24小时,这一个昼夜被定义成一天,也是昼夜节律的时间基础。牵牛花清晨开花,昙花深夜绽放,雄鸡破晓啼叫,猫头鹰夜间捕食,人类也是日出而作,日落而息。这些昼夜变化常被称为“生物钟”。以上的现象都是我们观察到的表象,而其中的本质到底是什么呢?是什么物质、什么机制在控制着生物钟呢?

起初人们猜想是太阳光在控制生物钟,认为光照会影响生物活动的节奏。那么为了验证这一猜想,有人做了下面的实验:在正常情况下,白天接受自然光的含羞草叶片打开,夜间没有光照的情况下叶片闭合。然而把含羞草放在暗室中,24小时无光照,叶片却也出现了打开然后闭合的情况,仿佛自己带着一块表在身上,关在小黑屋里也知道时间。昼夜节律收外界光照影响的假设不成立,看来生物还是在自身内部有一个生物钟的。

科学家们继续探索,做了大量的实验。果蝇是生物实验里最常见的模式生物,翻翻高中生物教材,大家会看到许多在果蝇上做的遗传学实验。这是因为果蝇繁殖快见效快,又与人类有同源性基因,是物美价廉的实验生物。

经过多年漫长的实验,神秘的面纱被层层揭开,原来昼夜节律是被写在基因里的!跟昼夜节律相关的基因有三段:一是Period基因,控制PER蛋白。这种蛋白在夜间积累,在白天减少,变化的周期刚好是24小时。PER蛋白是如何进入细胞核发挥作用维持浓度的呢?其实它是在Timeless 基因 控制的TIM蛋白帮助下,手拉手的进入细胞核。而他们为什么会有夜间积累、白天减少的浓度变化呢?那是因为Doubletime 基因 控制的DBT蛋白为他们限制了频率。所以这三对基因控制的三对蛋白,有搞调度决定24小时频率的,有搞运输当快递的,一起帮助了PER蛋白显示出了对生物活动的控制。

这个研究成果在医疗健康领域有很大应用。比如治疗失眠。有些老年人睡眠不好,也许是因为体内的三种蛋白的合成和作用出现了紊乱,而这个研究成果会成为寻找靶向药的指导,给未来的研究指明了方向。再者,昼夜节律对人的血压、体温、活动能力、睡眠和荷尔蒙等等都有影响,比如凌晨前是体温最低的时候,傍晚的体温最高;上午是血压增长速度最快,晚上是血压值最高的时段;上午的警觉度最高,下午的协调能力最好等等。有志投身生物领域的同学也可以选择这个作为自己将来的研究方向,为人类健康和生活质量作出贡献!

注:本文图片全部来自诺贝尔奖官方网站 www.nobelprize.org.

本文来自:中国数字科技馆
特别声明:本文转载仅仅是出于科普传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或其它相关事宜,请与我们接洽。
[责任编辑:bennite0625]
分享到:
文章排行榜
©2011-2019 版权所有:中国数字科技馆
未经书面许可任何人不得复制或镜像
京ICP备11000850号 京公网安备110105007388号
信息网络传播视听节目许可证0111611号
国家科技基础条件平台
./t20171010_612293_taonews.html