生物钟

生物钟学

(Chronobiology 希腊语:Chronos = 时间;Biology = 生物学)是一门科学,它的任务是研究生物体内与时间有关的周期性现象,或曰这些现象的时间机制。生物节律是凭经验总结得出的,但有其生理学和分子生物学基础。生物钟学与所谓的生理节律无关。

概述

生物钟学的研究目的,是生物体内生理和行为的时间机制。在这种机制中,生物体内部的时钟系统所产生的节律是主要的。三大中心问题:

.生物节律有哪些类型?它们是怎样影响生物的生理过程的?

2.节律是内在的吗?如果是,哪里是产生节律的发生器,哪里是起搏点,它们怎么运作?

3.哪些是外源性的,周期性的因素,即是所谓的时间服务器,它们又是怎样作用于生物时钟的?

生物时间机制对所有的生物都很重要,而且在目前所有被研究的生物里科学家都找到了其时间节律现象。生物体内有很多过程虽然彼此相关,但在时间上都是有所区别的。还有一些过程不但受到内在因素制约,还会受到外界因素影响。时间上的区别之一就是各种行为各具其规律性——在一个大范围内观察这种规律性,就可以称之为生物节律。周期的长度由毫秒到年不等。细胞分裂,呼吸,心跳和行为只是其中的一些例子。生物钟学对人的意义在近年来越来越重要,因为我们的生活越来越频繁地逆这种生物钟而行。在医学方面已经确定,服药时间对药效影响甚大。在化疗中,若因就节律给病人服用细胞抑制剂的话,调制药物的浓度就可以比其它给药时间所采用的浓度降低很多。

生物节律的例子

在下面的表格中列举了一些人体生理功能的每日周期性变化。体温在晚睡醒来之前就已经开始升高。就是说人体已经为快要到来的活动做准备。就是在黄昏或夜行性的,甚至是植物,都存在这种“做准备的”的现象。植物在日出之前就会激活光合作用相关器官,为光合作用做准备,以最长时间的利用光能。很多植物在日间某些时候会展开或合上其花朵。还有一些植物,在一段日子里花朵相继开放,只在特定的钟点合成香料和花蜜。虫媒如就在会恰在此时到访。

生物节律的种类

根据周期长度,将生物节律分为四种:

?超昼夜的(亚日的)节律(Infradian Rhythmus),该词源于拉丁语:“infra”为“底下”,“dies”为“日”,亦即周期比一天长的节律。 例如鸟类的迁徙;季节性的(大概 365.25天长)冬眠;还有与退涨潮相关的半月周期,如在满月、新月出现大潮,而半月时出现小潮(大概 14.25 天),银汉鱼只在涨潮时在岸上产卵;或者太阴日节律的,以28.5为周期(矶沙蚕属)。

?近潮汐节律(Circatidal Rhythmus),跟随12.5小时的潮汐节律。一些海岸线的有这种节律,例如水生的蟹类涨潮时才会活动,而生长在岸上的蟹则会在退潮时觅食。

?次昼夜(超日)的节律(Ultradian Rhythmus)源于拉丁语的“ultra”(超)和“dies”(天、日),其频率超过日频率,就是说一天出现两次以上(严格来说是整数次,这是与近潮汐节律的区别)。这些短于24小时的节律的例子有的捕食周期、成人90分钟睡眠循环、垂体的间歇性荷尔蒙分泌等。

?近昼夜节律(Circadiane Rhythmus)来自拉丁语“circa”(大约)和“dies”,为接近24小时长的节律,如人类睡眠和苏醒、植物的叶运动等。

研究得最彻底的是近昼夜节律,当然有历史的原因——近昼夜节律比周年节律更明显,但更重要的是近昼夜节律对人类来说更有现实意义。以下讲解若无特别说明,都是指近昼夜节律。 1

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