時間的奧秘：從生理時鐘到宇宙演化 | 聯合早報

日出而作，日入而息。 古人早已察覺到自然界的週期變化與人體活動聯繫緊密。地球相對於太陽每24小時自轉一週，形成晝夜交替，而我們身體的運行也遵循着這個規律。即使沒有鬧鐘的提醒，我們也能在每天相近的時間自然醒來。而搭飛機經歷長途飛行後，身體疲憊不堪，需要一段時間才能調整時差，適應新的時區。這些都是我們體內生理時鐘的奇妙作用，又稱晝夜節律（circadian rhythm）。

生理時鐘：晝夜節律的秘密

2017年，美國三位遺傳學家Jeffrey C. Hall、Michael Rosbash和Michael W. Young因發現控制晝夜節律的分子機制而榮獲諾貝爾生理學或醫學獎。他們發現，細胞內的PER、TIM和DBT基因所產生的蛋白質，會隨時間推移在細胞內積累，並在達到一定濃度後抑制自身的合成，形成一個約24小時的週期性循環，與地球自轉同步。這種細胞內的“生物鐘”不僅存在於人類，也存在於其他動物、植物甚至細菌中。

這項諾貝爾獎研究證實，細胞自身就具有一個約24小時的時鐘。然而，時鐘的精確校準需要兩個部分的協調：一是位於大腦的視交叉上核（suprachiasmatic nucleus），它作為中樞生理時鐘，通過光線調節褪黑激素的分泌，掌管着我們的睡眠和清醒週期；二是分佈於心臟、胃腸、肝臟、肌肉等器官的局部時鐘。這些局部時鐘與中樞時鐘相互配合，共同調節着我們的生理節律，幫助我們在熬夜或跨時區旅行後重新調整作息。