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2017年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C布了！

獲獎(jiǎng)?wù)呤侨齻€(gè)美國(guó)人：

關(guān)鍵是獲獎(jiǎng)理由：

Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young三人的工作窺探了生物鐘的秘密，并解釋了其工作原理。他們的研究成果解釋了植物、動(dòng)物以及人類是如何適應(yīng)這種生物節(jié)律，并同時(shí)與地球的自轉(zhuǎn)保持同步。

他們獲獎(jiǎng)的研究是：

為什么越來越多的人發(fā)現(xiàn)

自己開始變丑變胖變笨了？

而原因也很簡(jiǎn)單：熬夜！

這三位科學(xué)家深入鉆研了我們的生物鐘

并且闡釋了它內(nèi)在的原理

闡釋了植物、動(dòng)物

以及人類如何調(diào)節(jié)自己的生物節(jié)律

使其與地球的旋轉(zhuǎn)保持同步

同時(shí)還列出了當(dāng)生物節(jié)律與地球的旋轉(zhuǎn)

不同步時(shí)，所能造成的影響。

翻譯成人話就是：

“他們解釋了一下

為什么半夜總有人不睡覺而是修仙

以及修仙所造成的危害?！?/strong>

可能有人會(huì)覺得，熬夜多大點(diǎn)事，自己身體好著呢，只要熬夜之后多休息，再補(bǔ)回來就行了唄，怎么可能還變丑變笨呢？

如果你這樣想，那你可太天真了…

因?yàn)殡S著研究的深入，三位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，晝夜節(jié)律的紊亂，與內(nèi)分泌代謝疾病，例如肥胖、糖尿病、高血壓、高血脂、嚴(yán)重的腦部疾病，例如阿爾茨海默病，乃至腫瘤的發(fā)生發(fā)展都有關(guān)聯(lián)。

簡(jiǎn)而言之，2017年如此重磅，受全世界關(guān)注的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，其實(shí)就在告訴所有人一件很簡(jiǎn)單的事：

在正確的時(shí)間做正確的事，按時(shí)吃飯，到點(diǎn)睡覺，別熬夜了！

到底這個(gè)神奇的生物節(jié)律是怎么研究出來的呢？

/ 01 /

人體內(nèi)有神奇的時(shí)鐘基因

說起這三位獲獎(jiǎng)?wù)邔?duì)生物鐘基因的研究，那可要從2003年開始說起了。

當(dāng)時(shí)杰弗理·霍爾教授在美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校神經(jīng)科學(xué)部門進(jìn)行博士后研究工作，他研究的就是一個(gè)奇怪的經(jīng)常早睡早起的家族。

這個(gè)家族成員總在凌晨3、4點(diǎn)起床，晚上6、7點(diǎn)就睡覺。這和大部分人的生活習(xí)慣大不相同?？墒瞧婀值氖牵麄冞@種獨(dú)特的生活習(xí)慣源于家族成員身上的一種名為“PER2”的基因發(fā)生了突變，這是一種管睡覺的基因，正是這突變導(dǎo)致他們的早起早睡。

研究人員為了更具體的研究這種睡覺基因，就把這種基因轉(zhuǎn)到了小白鼠的身上。奇怪的事情發(fā)生了，擁有這種基因的小白鼠不僅開始早睡早起，而且吃嘛嘛香。

研究人員發(fā)現(xiàn)，小白鼠擁有這種睡覺基因之后，連帶著管吃飯的PER1基因也突變了，而因?yàn)槌缘酶?，還導(dǎo)致了這群小鼠發(fā)胖，肥胖問題緊隨而來。

此類基因又稱時(shí)鐘基因。在正常情況下，它們會(huì)在相同的時(shí)間打開和關(guān)閉，以保持睡眠和飲食周期的均衡。

但如果其中有基因發(fā)生突變，就將打破這一環(huán)節(jié)，從而使得機(jī)體的各種生物鐘不能步調(diào)一致。

諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)表示：“（獲獎(jiǎng)的）杰弗里·霍爾等三人的研究是先驅(qū)性的，他們克隆出時(shí)鐘基因，讓大家進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到這種神奇的規(guī)律現(xiàn)象。”。

/ 02 /

熬夜會(huì)打破人體內(nèi)精妙的時(shí)鐘

疾病匍匐而來

有關(guān)睡眠的奇妙故事還沒完。獲獎(jiǎng)?wù)咧坏倪~克爾·羅斯巴殊教授，說起了一組罕見病例。近二十年來，各國(guó)醫(yī)生發(fā)現(xiàn)了一些“睡不著覺的家族”，這些家族的人得了怪病，就是至少三四十年都沒好好睡過。

他逐漸發(fā)現(xiàn)，這些罕見病人的大腦下丘腦、杏仁核等區(qū)域存在著控制節(jié)律的基因突變或紊亂。

“我們已發(fā)現(xiàn)一些經(jīng)典的節(jié)律基因，它們很精細(xì)地工作著，相互鉗制，此消彼長(zhǎng)。它們還通過大腦神經(jīng)調(diào)控著全身的器官，讓大家有節(jié)律地工作著，由此也形成精妙的外周節(jié)律環(huán)，這樣全身其實(shí)存在著大量的節(jié)律相關(guān)基因。

一旦打破，會(huì)出現(xiàn)問題，疾病可能匍匐而來?！?/strong>

邁克爾·羅斯巴殊教授說，2013年，他在一項(xiàng)肥胖研究就發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)小鼠體內(nèi)LGR4基因開關(guān)，可以影響肥胖的發(fā)生。

簡(jiǎn)單說，如果在小鼠體內(nèi)去除這個(gè)LGR4基因，小鼠的體重會(huì)減輕，各項(xiàng)代謝指標(biāo)，包括血糖、血脂、血壓等，均明顯好轉(zhuǎn)。

他們研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，LGR4基因其實(shí)具有某種節(jié)律基因的特征和功能，它會(huì)控制小鼠體內(nèi)某些代謝功能的延遲或提前。

敲掉一個(gè)基因就會(huì)出現(xiàn)這個(gè)現(xiàn)象，而長(zhǎng)期的晝夜顛倒、節(jié)律紊亂，就更可能引發(fā)一些不可思議的變化。

2017年的諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主Michael Rosbash

另一位獲獎(jiǎng)?wù)?，邁克爾·楊在2015年的一項(xiàng)研究中發(fā)現(xiàn)，由于熬夜缺乏睡眠，神經(jīng)突觸部分被星形膠質(zhì)細(xì)胞大量吞噬。

這些星形膠質(zhì)細(xì)胞像是微型的吸塵器，當(dāng)大腦連接變得衰弱和分裂的時(shí)候，就會(huì)開始清除神經(jīng)突觸細(xì)胞，從而減少了神經(jīng)遞質(zhì)，導(dǎo)致大腦神經(jīng)傳導(dǎo)變慢、反射時(shí)間變長(zhǎng)。所以熬夜將造成大腦開始吞噬自己。

同時(shí)，慢性睡眠限制（連續(xù)五天保持熬夜）將導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞激活的跡象增加。由于小膠質(zhì)細(xì)胞的低水平持續(xù)激活可導(dǎo)致嚴(yán)重的腦部疾病，例如阿爾茨海默?。ɡ夏臧V呆癥），和其他形式的神經(jīng)變性都觀察到持續(xù)的小膠質(zhì)細(xì)胞激活。

他還發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)節(jié)律的關(guān)鍵基因失效后，會(huì)促使腫瘤發(fā)生。

此外，不按時(shí)吃飯、不按時(shí)睡覺，不僅引發(fā)肥胖，還會(huì)引發(fā)糖尿病、高血壓、高血脂等代謝疾病。

因?yàn)檫@三位得主極有創(chuàng)意的發(fā)現(xiàn)，晝夜節(jié)律學(xué)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)涉及面廣且動(dòng)態(tài)發(fā)展的學(xué)科領(lǐng)域，并且一定會(huì)對(duì)人類做出巨大貢獻(xiàn)。

/ 03 /

生物鐘研究的現(xiàn)代提示：

在正確的時(shí)間做正確的事

到點(diǎn)就該睡覺，到點(diǎn)就要吃飯，這個(gè)“到點(diǎn)”，說的就是一種節(jié)律。

許多醫(yī)生在得知2017年諾貝爾獎(jiǎng)的歸屬是人體節(jié)律時(shí)，他們表示，正是因?yàn)樯矬w這種奇妙節(jié)律現(xiàn)象吸引著科研人員前赴后繼地投入這項(xiàng)研究。

始于好奇，終于使命。杰弗里·霍爾等三人，隨著研究的深入逐漸認(rèn)識(shí)到，這是一把認(rèn)識(shí)生命、認(rèn)識(shí)疾病的重要鑰匙。

節(jié)律生活，乃至天人合一，道理是古老的，但其具體作用機(jī)制乃至影響，正被科學(xué)家逐漸認(rèn)清。

倒時(shí)差、熬夜、借咖啡提神……在醫(yī)生看來，現(xiàn)代人的很多行為與進(jìn)化而成的某些節(jié)律背道而馳，對(duì)健康造成的不利影響正被逐步發(fā)現(xiàn)。

杰弗里·霍爾教授說，很多職業(yè)需要值班或跨時(shí)區(qū)旅行，這是對(duì)人體本身的晝夜節(jié)律，或者說生物鐘的一種挑戰(zhàn)。

“如果人體生物鐘不能很好地與晝夜節(jié)律匹配，可能進(jìn)一步影響機(jī)體其他功能，比如免疫和內(nèi)分泌功能，影響生活質(zhì)量。

對(duì)于生物節(jié)律及其基因機(jī)制的研究有助于人類更好地了解自身，有望克服晝夜節(jié)律對(duì)職業(yè)能力的限制?！?/span>

2017年的諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主杰弗里·霍爾（Jeffrey C. Hall）

那么，生物鐘已經(jīng)亂了，是不是就沒救了？

并不是，人體有奇妙的自我調(diào)節(jié)功能。

“長(zhǎng)途旅行會(huì)出現(xiàn)時(shí)差，對(duì)時(shí)差的調(diào)整就是人體的一種自我調(diào)節(jié)，比如在飛機(jī)上，會(huì)通過調(diào)整飲食供應(yīng)時(shí)間來幫助你調(diào)節(jié)時(shí)差——本該是平時(shí)睡覺的時(shí)間，卻給你來一份正點(diǎn)的正餐?！?/span>

杰弗里·霍爾告訴人們，這些例子提示，良好的睡眠習(xí)慣或有規(guī)律地吃飯，會(huì)對(duì)人體的生物鐘起一個(gè)重新設(shè)定的作用。

/ 04 /

直到2017年人類才知道

一個(gè)行為可以由基因來控制

生命體適應(yīng)地球環(huán)境的一個(gè)重要表現(xiàn)就是，感知并適應(yīng)地球各種周期的變化，比如晝夜節(jié)律（夜伏晝出）、季節(jié)變化（冬眠）等。

這種行為幾乎普遍存在于從低等到高等的各種生命體內(nèi)，細(xì)菌、藻類，直到哺乳動(dòng)物，乃至人類。

“在這一發(fā)現(xiàn)之前，人們從未想到過，一個(gè)行為可以由基因來控制?！?/span>

這三位獲獎(jiǎng)?wù)咴陬I(lǐng)獎(jiǎng)時(shí)說，自從孟德爾發(fā)現(xiàn)遺傳規(guī)律，大家知道基因可以控制生命體的一些基本特征，比如種子的大小、眼睛的顏色等，

但一種相當(dāng)復(fù)雜的行為也可以由基因來控制，這還是第一次。

這也是諾貝爾獎(jiǎng)第一次頒給晝夜節(jié)律的研究領(lǐng)域，盡管生命科學(xué)界的同行已經(jīng)期待了好多年，感到這個(gè)領(lǐng)域應(yīng)該獲獎(jiǎng)，因?yàn)樗婕暗搅巳绱嘶A(chǔ)的生命活動(dòng)，已經(jīng)成為一項(xiàng)經(jīng)典研究。

“其實(shí)，最應(yīng)該得這個(gè)獎(jiǎng)的是美國(guó)分子生物學(xué)家西摩·本澤，他已在2007年去世?！?span style="margin: 0px; padding: 0px;">這三位獲獎(jiǎng)?wù)咴陬I(lǐng)獎(jiǎng)時(shí)說，“我們基本都是本澤的晚輩。”

上世紀(jì)七十年代，本澤曾在果蠅身上發(fā)現(xiàn)通過基因變異，可以將果蠅的生物鐘調(diào)快、調(diào)慢，甚至關(guān)閉。

雖然這未解釋生物鐘如何運(yùn)作，但卻踏出了關(guān)鍵一步。

在這個(gè)基礎(chǔ)上，1984年，三位獲獎(jiǎng)?wù)甙l(fā)現(xiàn)并克隆出了這個(gè)基因，將其命名為PER，周期基因（period gene）的縮寫。

隨后，他們又發(fā)現(xiàn)了一系列相關(guān)的生物鐘基因。邁克爾·羅斯巴什解釋，控制生物鐘的基因仿佛構(gòu)成一個(gè)鐘擺，PER是其中的重要一環(huán)，而其他生物鐘基因和它一起“搖擺”，來調(diào)控生命體的生物節(jié)律。

2017年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）

/ 05 /

模式生物“果蠅”

摘得的第五個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)

這是果蠅作為模式生物，第五次幫助科學(xué)家摘得諾貝爾獎(jiǎng)。

由于果蠅的基因組相對(duì)簡(jiǎn)單，繁殖速度又快，所以在研究很多生命現(xiàn)象時(shí)，它都是科學(xué)家的有力助手。此前的1933年、1947年、1995年和2011年，科學(xué)家四次因研究果蠅而摘得諾獎(jiǎng)，今年，生物鐘的研究讓果蠅再次引人矚目。

邁克爾·羅斯巴什介紹，這次的獲獎(jiǎng)?wù)邘缀醵际枪壍难芯繉＜?。他們發(fā)現(xiàn)攜帶PER基因的果蠅突變體中，晝夜活動(dòng)節(jié)律被打亂了，在本應(yīng)安靜的晚上，卻表現(xiàn)得和白天一樣。

經(jīng)過多年持續(xù)探索，生物節(jié)律如今已成為生命科學(xué)研究中動(dòng)物行為方面分子機(jī)制最為清楚的領(lǐng)域之一。比如，哺乳動(dòng)物的PER基因有三個(gè)拷貝，這些基因上的那些氨基酸的突變會(huì)引起生命體怎樣的行為，都有詳細(xì)的研究，

“可以說，生物鐘的研究已經(jīng)深入到了原子水平?！?/strong>

生物鐘控制著人類的行為和代謝?？刂粕?jié)律的一個(gè)核心基因CRY最早在植物中被發(fā)現(xiàn)，作為藍(lán)光受體發(fā)揮功能，后來才發(fā)現(xiàn)它也是生物鐘中央振蕩器的關(guān)鍵基因，參與眾多生理反應(yīng)調(diào)控。后來還發(fā)現(xiàn)它參與感應(yīng)磁場(chǎng)，在鳥類遷徙中發(fā)揮重要功能。

邁克爾·楊教授說，我們對(duì)于人體節(jié)律的這些發(fā)現(xiàn)。正在解決很多實(shí)際問題，也在為個(gè)性化醫(yī)療提供可能。

比如，人體大腦內(nèi)松果體分泌的褪黑素，可能影響人的晝夜節(jié)律，被廣泛用于調(diào)節(jié)睡眠。

現(xiàn)在，不少手機(jī)應(yīng)用可以記錄人的睡眠、運(yùn)動(dòng)情況，并由此推斷每個(gè)人的生物鐘，這為某些藥物的給藥時(shí)間提供了參考。

同時(shí)，在一天中，有些時(shí)段癌癥細(xì)胞生長(zhǎng)比較快，那么抑制癌細(xì)胞的藥物在此時(shí)使用，效果可能最為明顯。

在植物領(lǐng)域，生命節(jié)律的調(diào)控還可幫助植物獲得更高的產(chǎn)量。

2017年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主邁克爾·楊（Michael W Young）

附錄：科學(xué)院院士饒毅深度分析

杰弗里.霍爾(Jeffrey C. Hall)

杰弗里.霍爾(Jeffrey C. Hall)，美國(guó)遺傳學(xué)家，1945年出生于美國(guó)紐約。1971年在西雅圖華盛頓大學(xué)獲得博士學(xué)位，1971年至1973年在加州理工學(xué)院擔(dān)任博士后研究員。1974年，他加入了布蘭迪斯大學(xué)任教職。杰弗里.霍爾現(xiàn)已退休。

邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）

邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash），美國(guó)遺傳學(xué)家，1944年出生于美國(guó)堪薩斯城。他于1970年獲得美國(guó)劍橋的麻省理工大學(xué)博士學(xué)位。后在蘇格蘭的愛丁堡大學(xué)做了三年博士后研究。1974年以來，在美國(guó)沃爾瑟姆的布蘭迪斯大學(xué)任職。

邁克爾.楊（Michael W. Young）

邁克爾.楊（Michael W. Young），美國(guó)遺傳學(xué)家，1949年出生于美國(guó)的邁阿密。1975年，他在奧斯丁的德克薩斯大學(xué)（University of Texas）獲得了博士學(xué)位。在1975至1977年間，他在Palo Alto的斯坦福大學(xué)擔(dān)任博士后研究員。1978年后，他在紐約的洛克菲勒大學(xué)（Rockefeller University）任職。

? 生物的生命活動(dòng)受內(nèi)在生物節(jié)律調(diào)控

運(yùn)氣和勇氣：孰輕孰重

生物鐘遺傳研究確實(shí)有運(yùn)氣，但也有勇氣。

在看不清前途時(shí)默默探索，在一個(gè)小領(lǐng)域內(nèi)長(zhǎng)期耕耘；遇困難出差錯(cuò)恐在所難免，碰運(yùn)氣獲機(jī)遇也時(shí)有所得。

粗看似乎運(yùn)氣重要，細(xì)看可見勇氣重要：勇于做前人沒做過、旁人沒想過、偉人不相信的工作。

Konopka和Benzer從兩千只果蠅中篩到三只突變果蠅，竟然是同一個(gè)基因的三個(gè)影響完全不一樣的突變。遺傳學(xué)研究的歷史上可能只有這一次小規(guī)模篩選中出現(xiàn)一個(gè)基因的三個(gè)功能改變的情況；生物學(xué)歷史上，這可能也是絕無僅有；說不定科學(xué)史上也是鳳毛麟角。

如果沒有這樣的突變，可能還有些人會(huì)比較猶豫生物鐘能否用遺傳進(jìn)行研究。

果蠅生物鐘的表型，幾十年后的今天看來非?？煽浚?dāng)初并不清楚。正如今天問：從果蠅檢測(cè)的睡眠，是否真是睡眠？很多人，包括研究果蠅的科學(xué)家，都不敢清晰地回答這一問題。

高橋?qū)嶒?yàn)室在老鼠的篩選過程中，第25只老鼠就是影響生物鐘的突變，也有很大的運(yùn)氣。如果沒有這樣的運(yùn)氣，就要花很多的時(shí)間，而且老鼠的研究很費(fèi)錢，沒有足夠的人力物力就做不成。一般人預(yù)計(jì)到成本，就不能做這樣的研究。

現(xiàn)在我們可以事后諸葛亮，總結(jié)以后多個(gè)實(shí)驗(yàn)而意識(shí)到：實(shí)際上只要做足夠的篩選，不是篩兩千只果蠅，而是篩兩萬只果蠅，基本一定能找到生物鐘的突變。雖然不會(huì)得到一個(gè)基因的三種不同方向的突變，但同樣會(huì)帶來突破的可能性。

高橋?qū)嶒?yàn)室用老鼠篩選生物鐘突變基因，也有運(yùn)氣。但事后看來，如果有決心、經(jīng)費(fèi)夠，篩選超過幾千只就應(yīng)該能得到影響生物鐘的基因。而幾千只老鼠的經(jīng)費(fèi)，并非只有高橋?qū)嶒?yàn)室才有。對(duì)這一經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)并非徒勞，原在美國(guó)西南醫(yī)學(xué)中心、現(xiàn)在日本筑波國(guó)際睡眠醫(yī)學(xué)研究所的Masashi Yanagisawa及其團(tuán)隊(duì)，就用較大經(jīng)費(fèi)專門篩選小鼠睡眠的突變種，找到影響小鼠睡眠的基因（Funato et al., 2016）。

Konopka在研究過程中遇到了生物學(xué)空前絕后的運(yùn)氣，但個(gè)人機(jī)遇卻相當(dāng)不好。他畢業(yè)后到斯坦福大學(xué)做過短暫博士后，1974年回加州理工任助理教授，但評(píng)終身教授時(shí)未通過，主要原因是文章太少。他到Clarkson大學(xué)任教，因人事變動(dòng)，再次未獲終身教授，1990年回到加州輔導(dǎo)高中生，2015年心臟病去世（Rosbash，2015）。

/ 06 /

結(jié)語(yǔ)

好怕怕，那我該怎么保養(yǎng)生物鐘？

非常簡(jiǎn)單，請(qǐng)按照下圖作息：

你知道諾貝爾獎(jiǎng)金多少錢嗎？900萬瑞典克朗，相當(dāng)于 740萬元人民幣！所以，以下是一組價(jià)值 740萬元的建議：

該睡覺的時(shí)候就去睡覺，別磨磨唧唧

充分利用早上的時(shí)間學(xué)習(xí)和工作，因?yàn)榇藭r(shí)效率最高

下午和傍晚時(shí)健身效果更好

最最重要的是：

不要熬夜！

不要熬夜！

不要熬夜！

?關(guān)注漢基基因開啟您的睡眠密碼

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