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人们变丑和变笨的原因 诺奖得主们研究出来了

10月2日,2017年诺贝尔生理学和医学奖颁布了。

获奖者是杰弗理·霍尔(Jeffrey C. Hall)、迈克尔·罗斯巴殊(Michael Rosbash)、和迈克尔·杨(Michael W. Young)。

他们获奖的研究是:为什么越来越多的人发现自己开始变丑变胖变笨了?而原因也很简单:熬夜!

这三位科学家深入钻研了我们的生物钟并且阐释了它内在的原理,阐释了植物、动物以及人类如何调节自己的生物节律

使其与地球的旋转保持同步

同时还列出了当生物节律与地球的旋转不同步时,所能造成的影响。

翻译成人话就是:“他们解释了一下为什么半夜总有人不睡觉而是修仙,以及修仙所造成的危害。”

可能有人会觉得,熬夜多大点事,自己身体好着呢,只要熬夜之后多休息,再补回来就行了呗,怎么可能还变丑变笨呢?

如果你这样想,那可太天真了……

因为随着研究的深入,三位科学家发现,昼夜节律的紊乱,与内分泌代谢疾病,例如肥胖、糖尿病、高血压、高血脂、严重的脑部疾病,例如阿尔茨海默病,乃至肿瘤的发生发展都有关联。

简而言之,2017年如此重磅,受全世界关注的诺贝尔医学奖,其实就在告诉所有人一件很简单的事:

在正确的时间做正确的事,按时吃饭,到点睡觉,别熬夜了!

到底这个神奇的生物节律是怎么研究出来的呢?

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人体内有神奇的时钟基因

说起这三位获奖者对生物钟基因的研究,那可要从2003年开始说起了。

当时杰弗理·霍尔教授在美国加州大学旧金山分校神经科学部门进行博士后研究工作,他研究的就是一个奇怪的经常早睡早起的家族。

这个家族成员总在凌晨3、4点起床,晚上6、7点就睡觉。这和大部分人的生活习惯大不相同。可是奇怪的是,他们这种独特的生活习惯源于家族成员身上的一种名为“PER2”的基因发生了突变,这是一种管睡觉的基因,正是这突变导致他们的早起早睡。

研究人员为了更具体的研究这种睡觉基因,就把这种基因转到了小白鼠的身上。奇怪的事情发生了,拥有这种基因的小白鼠不仅开始早睡早起,而且吃嘛嘛香。

研究人员发现,小白鼠拥有这种睡觉基因之后,连带着管吃饭的PER1基因也突变了,而因为吃得更多,还导致了这群小鼠发胖,肥胖问题紧随而来。

此类基因又称时钟基因。在正常情况下,它们会在相同的时间打开和关闭,以保持睡眠和饮食周期的均衡。

但如果其中有基因发生突变,就将打破这一环节,从而使得机体的各种生物钟不能步调一致。

诺贝尔奖委员会表示:“(获奖的)杰弗里·霍尔等三人的研究是先驱性的,他们克隆出时钟基因,让大家进一步认识到这种神奇的规律现象。”。

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熬夜会打破人体内精妙的时钟

疾病匍匐而来

有关睡眠的奇妙故事还没完。获奖者之一的迈克尔·罗斯巴殊教授,说起了一组罕见病例。近二十年来,各国医生发现了一些“睡不着觉的家族”,这些家族的人得了怪病,就是至少三四十年都没好好睡过。

他逐渐发现,这些罕见病人的大脑下丘脑、杏仁核等区域存在着控制节律的基因突变或紊乱。

“我们已发现一些经典的节律基因,它们很精细地工作着,相互钳制,此消彼长。它们还通过大脑神经调控着全身的器官,让大家有节律地工作着,由此也形成精妙的外周节律环,这样全身其实存在着大量的节律相关基因。

一旦打破,会出现问题,疾病可能匍匐而来。”

迈克尔·罗斯巴殊教授说,2013年,他在一项肥胖研究就发现,通过调节小鼠体内LGR4基因开关,可以影响肥胖的发生。

简单说,如果在小鼠体内去除这个LGR4基因,小鼠的体重会减轻,各项代谢指标,包括血糖、血脂、血压等,均明显好转。

他们研究进一步发现,LGR4基因其实具有某种节律基因的特征和功能,它会控制小鼠体内某些代谢功能的延迟或提前。

敲掉一个基因就会出现这个现象,而长期的昼夜颠倒、节律紊乱,就更可能引发一些不可思议的变化。

另一位获奖者,迈克尔·杨在2015年的一项研究中发现,由于熬夜缺乏睡眠,神经突触部分被星形胶质细胞大量吞噬。

这些星形胶质细胞像是微型的吸尘器,当大脑连接变得衰弱和分裂的时候,就会开始清除神经突触细胞,从而减少了神经递质,导致大脑神经传导变慢、反射时间变长。所以熬夜将造成大脑开始吞噬自己。

同时,慢性睡眠限制(连续五天保持熬夜)将导致小胶质细胞激活的迹象增加。由于小胶质细胞的低水平持续激活可导致严重的脑部疾病,例如阿尔茨海默病(老年痴呆症),和其他形式的神经变性都观察到持续的小胶质细胞激活。

他还发现,调节节律的关键基因失效后,会促使肿瘤发生。

此外,不按时吃饭、不按时睡觉,不仅引发肥胖,还会引发糖尿病、高血压、高血脂等代谢疾病。

因为这三位得主极有创意的发现,昼夜节律学已经发展成为一个涉及面广且动态发展的学科领域,并且一定会对人类做出巨大贡献。

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生物钟研究的现代提示:

在正确的时间做正确的事

到点就该睡觉,到点就要吃饭,这个“到点”,说的就是一种节律。

许多医生在得知2017年诺贝尔奖的归属是人体节律时,他们表示,正是因为生物体这种奇妙节律现象吸引着科研人员前赴后继地投入这项研究。

始于好奇,终于使命。杰弗里·霍尔等三人,随着研究的深入逐渐认识到,这是一把认识生命、认识疾病的重要钥匙。

节律生活,乃至天人合一,道理是古老的,但其具体作用机制乃至影响,正被科学家逐渐认清。

倒时差、熬夜、借咖啡提神……在医生看来,现代人的很多行为与进化而成的某些节律背道而驰,对健康造成的不利影响正被逐步发现。

杰弗里·霍尔教授说,很多职业需要值班或跨时区旅行,这是对人体本身的昼夜节律,或者说生物钟的一种挑战。

“如果人体生物钟不能很好地与昼夜节律匹配,可能进一步影响机体其他功能,比如免疫和内分泌功能,影响生活质量。

对于生物节律及其基因机制的研究有助于人类更好地了解自身,有望克服昼夜节律对职业能力的限制。”

那么,生物钟已经乱了,是不是就没救了?

并不是,人体有奇妙的自我调节功能。

“长途旅行会出现时差,对时差的调整就是人体的一种自我调节,比如在飞机上,会通过调整饮食供应时间来帮助你调节时差——本该是平时睡觉的时间,却给你来一份正点的正餐。”

杰弗里·霍尔告诉人们,这些例子提示,良好的睡眠习惯或有规律地吃饭,会对人体的生物钟起一个重新设定的作用。

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直到2017年人类才知道

一个行为可以由基因来控制

生命体适应地球环境的一个重要表现就是,感知并适应地球各种周期的变化,比如昼夜节律(夜伏昼出)、季节变化(冬眠)等。

这种行为几乎普遍存在于从低等到高等的各种生命体内,细菌、藻类,直到哺乳动物,乃至人类。

“在这一发现之前,人们从未想到过,一个行为可以由基因来控制。”

这三位获奖者在领奖时说,自从孟德尔发现遗传规律,大家知道基因可以控制生命体的一些基本特征,比如种子的大小、眼睛的颜色等,

但一种相当复杂的行为也可以由基因来控制,这还是第一次。

这也是诺贝尔奖第一次颁给昼夜节律的研究领域,尽管生命科学界的同行已经期待了好多年,感到这个领域应该获奖,因为它涉及到了如此基础的生命活动,已经成为一项经典研究。

“其实,最应该得这个奖的是美国分子生物学家西摩·本泽,他已在2007年去世。”这三位获奖者在领奖时说,“我们基本都是本泽的晚辈。”

上世纪七十年代,本泽曾在果蝇身上发现通过基因变异,可以将果蝇的生物钟调快、调慢,甚至关闭。

虽然这未解释生物钟如何运作,但却踏出了关键一步。

在这个基础上,1984年,三位获奖者发现并克隆出了这个基因,将其命名为PER,周期基因(period gene)的缩写。

随后,他们又发现了一系列相关的生物钟基因。迈克尔·罗斯巴什解释,控制生物钟的基因仿佛构成一个钟摆,PER是其中的重要一环,而其他生物钟基因和它一起“摇摆”,来调控生命体的生物节律。

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模式生物“果蝇”

摘得的第五个诺贝尔奖

这是果蝇作为模式生物,第五次帮助科学家摘得诺贝尔奖。

由于果蝇的基因组相对简单,繁殖速度又快,所以在研究很多生命现象时,它都是科学家的有力助手。此前的1933年、1947年、1995年和2011年,科学家四次因研究果蝇而摘得诺奖,今年,生物钟的研究让果蝇再次引人瞩目。

迈克尔·罗斯巴什介绍,这次的获奖者几乎都是果蝇的研究专家。他们发现携带PER基因的果蝇突变体中,昼夜活动节律被打乱了,在本应安静的晚上,却表现得和白天一样。

经过多年持续探索,生物节律如今已成为生命科学研究中动物行为方面分子机制最为清楚的领域之一。比如,哺乳动物的PER基因有三个拷贝,这些基因上的那些氨基酸的突变会引起生命体怎样的行为,都有详细的研究,

“可以说,生物钟的研究已经深入到了原子水平。”

 

 

生物钟控制着人类的行为和代谢。控制生命节律的一个核心基因CRY最早在植物中被发现,作为蓝光受体发挥功能,后来才发现它也是生物钟中央振荡器的关键基因,参与众多生理反应调控。后来还发现它参与感应磁场,在鸟类迁徙中发挥重要功能。

迈克尔·杨教授说,我们对于人体节律的这些发现。正在解决很多实际问题,也在为个性化医疗提供可能。

比如,人体大脑内松果体分泌的褪黑素,可能影响人的昼夜节律,被广泛用于调节睡眠。

现在,不少手机应用可以记录人的睡眠、运动情况,并由此推断每个人的生物钟,这为某些药物的给药时间提供了参考。

同时,在一天中,有些时段癌症细胞生长比较快,那么抑制癌细胞的药物在此时使用,效果可能最为明显。

在植物领域,生命节律的调控还可帮助植物获得更高的产量。

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结语

顺便一提在这项研究的过程中他们也会熬夜所以一句话概括他们的研究就是:

“诺贝奖获奖者熬夜研究了熬夜的危害”……

最后,你知道诺贝尔奖金多少钱吗?900万瑞典克朗,相当于740万元人民币!

所以,以下是一组价值740万元的建议:

该睡觉的时候就去睡觉,别磨磨唧唧充分利用早上的时间学习和工作,因为此时效率最高下午和傍晚时健身效果更好最最重要的是:不要熬夜!不要熬夜!不要熬夜!

阿波罗网责任编辑:夏雨荷 来源:界面-天下 转载请注明作者、出处並保持完整。

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