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1、生物钟与健康,福建医科大学基础医学院 黄海辉,有趣的生物钟现象,自然界许多生物都存在着有趣的生物钟现象。 “鸟钟”：在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，而且误差只有15秒，因此那里的居民就用它们的叫声来推算时间。,候鸟：,候鸟可在云层的上面连续飞翔几天而不会迷失 方向，不是参照大海或借助太阳、风向，而是 利用体内的生物钟和太阳的方向，通过计算已 经飞行的距离，以动态的方式来确定飞行航向。,“虫钟”：在非洲的密林里有一种报时虫，它每过一小时就变换一种颜色，在那里生活的家家户户就把这种小虫捉回家，看它变色以推算时间。,“花钟” ：在南美洲的阿根廷，有一种野花
2、能报时，每到初夏晚上8点左右便纷纷开放。,“花钟” ：在我国新疆的草原上，生长着一种奇特有趣的花，其中淡黄色的小圆花在早晨7、8点钟开放，橙红色的蝶形花则开放于中午12时，而白色的小花则要到晚上7、8点准时开放。每次开花的时间都固定不变。,“活树钟”：在南非有一种大叶树，它的叶子每隔两小时就翻动一次。当地居民称其为“活树钟” 。,一、生物钟概述,生物钟的概念 生物钟也称为生物节律或生物韵律。是指生物体的生理、行为及形态结构随时间而产生周期性变化的现象。,“生物钟”一词的由来 早在19世纪末，科学家就注意到了生物体具有“生命节律”的现象 。 上世纪初，德国内科医生威尔赫姆弗里斯和一位奥地利心理学
3、家赫尔曼斯瓦波达，他们通过长期的临床观察，揭开了其中的奥秘。原来，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。,大约过了20年，奥地利因斯布鲁大学的阿尔弗雷特泰尔其尔教授，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。 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重奏。,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。,生物钟的分类 昼夜节律，又称为日周节律 次昼夜节律，是指在一段时间里的节律。 潮汐节
4、律，是按每天潮汐变化的时间而定，周期一般为24.8小时。 月节律，以一个月为周期。 年节律，以年为周期。,生物钟的条件 成为生物钟的必要条件： 具有独立运行的能力，即不受外界环境或自身的行动等因素影响，能够连续展示一定时间的性质，但在运行过程中又有所偏差 具有接受外部调节的能力，即可以对时间进行适时重置,生物钟的构成要素 昼夜节律性摆动（钟摆系统） 环境周期的同步化（人力系统） 生物机能的节律传递（出力系统）,（2） 人力系统 (光线、食物),（1） 钟摆系统,（3） 出力系统 （行为、生理）,生物钟的构成要素,生物钟的必要性 有了生物钟，不管是动物还是植物既 能知道现在的时间，还能为接下来要
5、 做的事情做好准备。概括地说生物钟 具有以下四方面功能： 提示时间：是指你在一定的时间必须做某事，到了这个时间，你就自动会想起这件事来 。,提示事件：是指当你遇到某事时，生物钟可以自动提示另外一个事件的出现。 维持状态：是指人们在作某一事时，能够使人一直做下去的力量。 禁止功能：是指机体某个功能或行为可以被生物钟终止。,生物钟的位置 生物钟的位置到底在何处？传统的观点认为，生物钟应该存在于大脑中，但对于具体位置的说法却又各不相同。,有人认为，生物钟的确切位置在下丘脑前端，视交叉上核（SCN）内，该核通过视网膜感受外界的光与暗，使之和体内的时钟保持同一节奏。 也有人认为，生物钟现象与体内的褪黑素
6、有密切的关系，由于褪黑素是由松果体所分泌，因此生物钟也应该位于松果体上。,近年来的研究结果表明：生物钟普遍存在于全身的神经网络和器官组织。如研究发现在人的膝后也有“生物钟”，如光照膝后部，就能影响人的作息规律，调整时差反应。,日本神户大学冈村均教授在对老鼠的实验中发现，老鼠的皮肤粘接组织的成纤维细胞里有大量的生物钟基因存在。他把存在于脑丘下部的生物钟叫做“母钟”，把皮肤等组织细胞里的生物钟称为“子钟”。他还发现，子钟和母钟连动，而且作用机制也相同。,有关生物钟的学说： 外界信息所导致的外源说。 外源说认为，某些复杂的宇宙信息是控制生命节律现象的动因。美国学者弗兰克布朗博士认为，人类对广泛的外界
7、信息，如电场变化、地磁变化、重力场变化、宇宙射线，其他行星运动周期、光的变化、月球引力等极为敏感，这些变化的周期性，引起了人的生命节律的周期性。,生物体内在因素决定的内源说 内源说认为，生命节律是由人体自身内在的因素决定的。对夜间活动的仓鼠的试验表明，在外界条件变化的情况下，如在与地球自转方向相反的条件下，仍然有相似的节律。人在恒温和与外界隔绝的地下，也表现出近似于24小时的节律，因此，人的生命节律是由人自身的因素造成的。 生物体与环境相互作用的综合说,人体内部生物钟的周期时间 生物钟的英语表示是“circadian clock”，circa是大约的意思，dian表示一天。因此人的生物钟周期就是大约24小时。 大量的实验结果显示：无论年龄大小，人体内部生物钟的日周期时间平均约为25小时，个体间差异在30分钟之内。,环境因素对生物钟的调节 人体内部固有的生物钟并非以24 小时为一运转周期，而是略大于24小 时。这就产生了内部生物钟和外部日 周期不一致的现象。需要环境因素的 调节。,光线对生物钟的周期影响最大的环境因素。 （1）上午时间段内接受光照，会使生物钟的相位（时针）前移，使体内产生与外部生物钟变慢相同的结果。 （2）下午从傍晚到上半夜时间段接受光照会使生物钟相位后移。 结论：生物钟在上午走得快，下午走得慢。,
