科学生物钟(科普连载)

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石在老师新年好。《科学生物钟》好文章！

石在

1027318649 发表于 2023-1-27 11:32
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九、中考语文生物钟试卷

生物钟的科学知识2018年还进入了中考语文冲刺模拟考试，试卷为：说明文阅读（９分）

1.很多人说，早晨，尤其是双休日之后的周一早晨，把自已从床上拽起是一件困难的事，这种经历相信大部分人都深有体会。

2.为什么起床那么艰难呢？恐怕不只是因为我们太懒吧。其实，起床的痛苦和我们生理节律的固定周期，也就是生物钟有密切关系。

3.地球上的绝大多数生物，体内的细胞活动都会在生物钟的指挥下跟地球的昼夜变化周期同步。生物钟，实际上是生物体内的一系列蛋白质形成的分子钟。蓝细菌的生物钟只靠 3 种蛋白质就能形成， 而人类需要 20 种蛋白质相互配合才能形成。在不同的生物钟时间里，这 20 种蛋白质的浓度呈现不同的变化。

4.虽然我们身体里每个细胞中都有生物钟在滴答走动，但是就像全国的钟表都要和国家授时中心保持一致一样，整个身体的钟也要和大脑中的一块区域――视交叉上核的钟对准。这个小小的区域由两个数千个神经元组成的团块构成，它内部的分子钟稳定运行，指挥着全身的生理节律。视交叉上核有时也会根据光照，或是进食的时间调整生物钟的时刻。

5.当视交叉上核发现天亮了，到了该起床的时候，就会向一种专门负责叫醒身体的神经元发送信号，身体开始为新的一天做准备。这时人体肌肉紧张，血压升高、新陈代谢也加快，终于可以起床了。

6.研究表明，人体内生物钟的时间一天要比地球的一天长 10 到 20 分钟，所以每天早上生物钟都要比时钟慢上一会。这说明人体生物钟的“睡眠―觉醒”节律的周期比地球自转的 24 小时长一些。人体为了使自己的生物钟周期保持与地球自转周期相一致，就会依据外部的太阳光调整自己每天早上的起床时间，这种努力校正自身节律以适应自然节律的方式，当然使自己起床很艰难。

7.从周一至周五，我们的生物钟虽然每天都慢一点，但每天也都会按照实际时间进行校准，这样只是早起了十几分钟倒也还能忍。要是你周六、周日都睡到自然醒的话，到了周一，生物钟连续慢了3天没有校准，就比实际时间晚了最多 1 个小时了。提早 1 小时起床，不用说，自然如同遭遇了酷刑。 所以，要是不想让周一早晨太难受，就不要在周六、周日放纵自己，也按照平时的时间起床就好了。

7．对文章内容的分析正确的一项是（ ）A．为了引出说明对象，开篇提出人人都感到头疼的起床难问题。B．起床的痛苦是地球上生命体的普遍感受，没有例外的生命体。C．人体内管叫醒的神经元生物钟比自然时间一天要慢十几分钟。D．人体“睡眠―觉醒”的节律周期与地球自转周期是同步的。

8．关于“生物钟”的表述不正确的一项是( ) A．生物钟是生理节律的固定周期，是生物体内的蛋白质形成的分子钟。B．蓝细菌的生物钟只用 3 种蛋白质就能形成，而人类至少需要 20 种蛋白质才能形成。 C．人体内形成生物钟的蛋白质在生物钟的不同时间里浓度是不同的。D．大脑中的视交叉上核会调整人体生物钟。

9．根据文章知识作判断，不正确的一项是：A.如果人体生物钟和自然时间精确同步，起床就不会艰难。B．人体视交叉上核的生物钟比其他细胞的生物钟时间准确。C．因为光照或饮食时间的差异，人们的生物钟时间并不相同。D．双休日的自然醒增加了生物钟在周一的时候校准时间的负担。

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十、按心理时钟做事事半功倍

如果作为女人你想对伴侣提出任何要求，那就等到傍晚6时再行动吧!据英国一项调查，傍晚6时男人“耳根最软”。当然，若是想让老板加薪，下午1时提出最有效，而非老板早上刚上班时提出。

下午3时：莫与老婆争吵

调查显示，傍晚6时，即男人在一天工作结束后，是最易满足伴侣要求的时刻。而对那些惧内的丈夫来说，下午3时千万不要与老婆发生争吵。因为据调查，这个时间段是女人更容易在争吵中占上风的时刻。　　

下午1时：提出加薪最妙

这项调查还发现，在工作关系中，如果一名女性想向老板(无论男女)提出加薪或升职要求，那么最好不要在老板早上上班时提出，而是等到下午1时再提。因为根据调查表明，下午1时是管理者最容易满足员工要求的时刻。

　　女性往往被称作“情绪动物”。但这一调查显示，男人其实也会在一天之内经历情绪的变换。在所有接受调查的1019名男女中，有86%的人称，他们很清楚自己一天中情绪的起伏期。不过，只有不到一半的人意识到可以对这种情绪的起伏加以利用。　　

以上调查发现显示，合理利用人的生物钟，人们更容易心想事成。　　

荷尔蒙影响情绪　　

人的情绪是受荷尔蒙(激素)影响的。而在日常饮食和避孕药物中的激素都可以对人的情绪产生影响。　　

针对拜耳先灵公司的这项调查，对人类生物钟有所研究的精神治疗师艾维·本特利解释说：“每一个生物钟都是由大脑调节的。大脑控制荷尔蒙的产生种类以及数量以平衡身体的机能。人们日常在身体、情感、思想上的感受很大部分都由生物钟引起。”

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十一、古诗生物钟及其他

寒暑往来、太阳出没、星星隐现、潮汐起落都是大自然在向人类及一切生物报告时间,是“自然钟”;花开花落、莺歌燕舞、北雁南飞、鱼类回游…则是生物在向人类报告时间,是“生物钟”。古诗中就有许多描写生物钟句子。

“春来遍是桃花水,不辦仙源何处寻”(王维《桃源行》);

“接天莲叶无穷碧,映日荷花别样红”(杨万里《西湖六月》);

“桂飞来光射处,浸一天秋碧”(苏轼《念奴娇 中秋》);

“盈盈当雪,艳艳待春梅”(杜甫《早花》)

……

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读着这些诗句,不仅使我们看到浮光溢彩的颜色,闻到沁人肺腑的清香,还好象尝到酸味欲滴的青梅,处在皓月当空一泻千里的大地上,令人心旷神恰,一句话,给人以“美”的感受。而且诗中的桃花、荷花、桂花、梅花还顺着时令节气绽露芬芳,香飘云天外,向人们投来笑脸,送来欢语,激起人们对生活的热爱。还有春天的布谷鸟、秋天的织娘、夏天的火虫、冬天的塞号鸟,……这都是”生物的季钟”。

图n33.古诗中的生物钟

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南宋爱国诗人陆游不仅有“遗民泪尽胡尘里,南望王师又一年。王师北定中原日,家祭毋忘告乃翁”优国忧民的悲愤,而且还写过关心农事热爱自然的《鸟啼》诗：

“野人无历日,鸟啼知四时;二月闻子规,春耕不可迟;三月闻黄鹂,幼妇悯蚕饥;四月鸣布谷,家家蚕上簇;五月鸣雅舅,苗稚厌草茂……”诗中的鸟鸣不正是“生物的月钟”吗?

大公鸡黎明准时报晓:“一唱雄鸡天下白”朵朵葵花向阳开;猫眼的形态一日数变,早上象橄榄,中午象条线,晚上则又大又圆,好象两颗夜明珠……这些也是生物钟在起作用,不妨称之为“日钟”。

更有趣的是生物中还有许多“时钟”,以花为例：白牵牛花总在凌晨四时举起美丽的喇叭,向人们宣布新的一天的开始。午时花在十二点钟准时向人们微笑,祝愿中午好。紫茉莉十七点开放,把这一天吸收来的阳光都化作馥郁的清香,无私地献给大地与人民。待霄花在二十点钟又举起金色的喇叭,鼓舞人们去上夜班。美洲来客月光花则在深夜才肯掀开面纱,露出那天仙般的面庞,美丽俊俏有“嫦娥望月”的美。

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第八章  生物钟的前景

一、重设衰老时钟，减缓老化节奏

200岁太平洋岩鱼的长寿秘诀人类可否借鉴

2021年12月30日科技日报  古往今来，人类探索长生不老的脚步一直未曾停歇。然而对于扭转生老病死的自然规律，人类至今依然难以企及。但是，随着现代科学的不断发展，人体衰老的本质正在逐步被我们发现，延缓衰老的方法似乎也开始有迹可循。

　　有些太平洋岩鱼可以活200多岁，是已知最长寿的脊椎动物之一，而一些太平洋岩鱼则只能活10多岁。研究者比较了生活在太平洋沿岸水域的近三分之二岩鱼物种的基因组，揭示了使它们寿命大相径庭的一些基因差异。

　　对衰老的理解从细胞开始

　　我们肉眼可见的衰老从皮肤长皱纹，眼睛变“花”，每年体检身体的“小毛病”越来越多开始。而让我们身体产生这一系列变化的秘密就藏在我们身体里的每个小细胞中。

　　“细胞衰老是机体衰老的根本原因，衰老一般从微小的基因层面开始。”南开大学生命科学学院刘林教授介绍，别看细胞只有十几微米大小，在这“方寸”之间藏着诸多影响衰老的因素。细胞器里的线粒体、内质网、溶酶体等，细胞核里很多调控细胞转录的组蛋白以及DNA的甲基化等，都会影响细胞的衰老。

　　细胞衰老与染色体端粒密切相关。端粒对于染色体来说就像“鞋带末端的保护帽”，由于缺乏端粒酶的作用，具有保护性的端粒会随着细胞每次DNA复制变得越来越短，最终端粒长度缩短至无法保护DNA免遭损伤，继而导致基因组DNA不断突变或丢失，从而加速人体衰老，并引起众多疾病，因此端粒又被称为“生命分子时钟”。

　　参与细胞代谢的主要细胞器线粒体，也是调控细胞衰老的重要细胞器。“线粒体在进行能量代谢过程中会产生非常重要的分子，参与基因的调控、转录等正常活动。”刘林介绍，线粒体能量代谢异常，其在呼吸链上就会产生很多自由基离子之类的氧化物，如果我们体内的抗氧化还原酶不能及时清除这些氧化物，它们就会“六亲不认”，氧化包括线粒体本身在内的很多结构，还会进入细胞核，影响基因组DNA。如DNA和端粒体都容易被氧化，受到损伤，这也是目前公认的关于线粒体引起衰老的一个理论。

　　与此同时，端粒缩短也会影响线粒体。刘林解释，端粒缩短、不能发挥正常功能时就会激活一些分子，影响线粒体的功能，通过分子调控使线粒体的功能下降。“线粒体的功能越好，氧化物越少，端粒则越稳定，寿命也就越长，反之则相反。”

　　线粒体会氧化细胞膜和内膜系统，因此，细胞器里的内质网也会因细胞衰老发生退行性改变。帮助线粒体和内质网进行相互交流的一类重要调控物质是钙离子。线粒体和内质网间有孔道连接，通常细胞外的钙离子进入细胞内需要靠细胞膜运输到细胞质，而后流入细胞内质网。内质网上含有特异的离子调控通道，且和线粒体靠得很近，所以当内质网排放一部分钙离子到细胞质去调控细胞代谢，会有部分跑到线粒体中，调控线粒体功能。如果内质网或线粒体有一个方面功能出现缺陷，就会导致过多的钙离子被释放到细胞质内，导致细胞死亡。反之，钙过度流失导致钙缺乏，也会影响细胞的正常工作。异常钙释放以及钙缺乏都会导致细胞的衰老。

　　刘林表示，只有维持一定钙离子水平，保持细胞的钙震荡，细胞质里游离的钙离子可在细胞器中有效储存，工作时再释放出来，才能保证细胞正常工作，这种调控可以有效延缓细胞衰老。

　　各种路径寻找破译衰老密码

　　人类一直努力从各条路径寻找破译衰老的密码。近期，科学家们不断在衰老研究领域取得新进展。

　　譬如，中国科学院动物研究所的刘光慧团队找到了“保持细胞年轻态”的分子开关，可以通过重设衰老的表观遗传时钟，使细胞老化的节奏放缓。“刘光慧团队找到的新型人类促衰老基因KAT7是一个调控表观遗传的基因，当这个开关开启时，人的细胞就会衰老，而当这个开关关闭时，人的细胞衰老速度就会减缓，甚至在一定程度上逆转细胞衰老。”刘林解释，生物体内存在一些调控衰老的基因，这已经成为现代医学的共识。比如，一些基因的主要功能是监控细胞状态，及时引发细胞衰老或死亡，从而防止细胞癌变。而这类基因的表达调控失调会导致身体衰退的加速。另外在衰老的过程中，封印在我们基因组中的一些重复序列，甚至是内源病毒元件会被激活。它们会激发细胞的天然免疫反应，引发组织甚至机体的慢性炎症，导致衰老。

　　关于DNA损伤修复的研究一直没有停止。DNA损伤会导致细胞衰老。年轻的细胞有较强的DNA修复机制，无论是碱基对还是整个片段，都可以很好地进行自我修复。但是一旦损伤太多，比如遭受化疗药物、辐射的伤害，细胞就无法自我修复。DNA损伤后，一些DNA片段会从细胞核跑到细胞质中，引起细胞一系列免疫炎症反应。即使知道DNA碱基突变怎么修复，如何将其用于抗细胞衰老以及理解其中的调控机制等依旧非常棘手。基因修复和基因编辑在进行体外实验时有一些方法，但要将其用于体内细胞，安全有效性还需大量研究。

　　此外，近年来通过表观遗传抑制转座子，不让它在基因组上活化，也是重要的抗衰老研究方向。人类基因组包含数万种转座子序列——遗传单位的一种，如果抑制被解除，其会跳跃于基因组中。长期以来被看作垃圾DNA的一部分的转座子，现在被证实可以影响基因表达，包括引起细胞衰老的基因表达，同时受损的DNA片段也会游离于细胞质中，引发免疫炎症反应，对细胞衰老产生很大影响。

细胞器溶酶体的调控作用也是目前新的衰老研究方向。刘林教授介绍，细胞衰老后，会产生很多垃圾留在细胞里。细胞不清除这些垃圾，就会造成细胞的衰老或死亡。要保证细胞的年轻，就要及时把这些垃圾清除，不让它损伤细胞器和基因组。细胞里的溶酶体，可以通过细胞自噬或线粒体自噬，经由被膜系统把垃圾包裹起来，然后再消化清除或排到细胞外。应用这个原理，已有部分小分子候选药物处于市场开发阶段，这些小分子能够清除细胞衰老所产生的垃圾，对于衰老延缓、肿瘤治疗可能都有一定的帮助。

（人体寿命的“时钟”——端粒参见图n25）

　　新研究证实炎症与人类衰老和寿命有关

　　《科学》上发表的一项研究文章报道，研究人员从88个岩鱼物种中采集了组织样本，并采用测序技术对它们的基因组进行了测序。该团队发现，寿命较长的物种拥有更多的免疫调节基因，特别是一组被称为嗜乳脂蛋白的基因。

　　研究人员还通过在寿命较长的鱼类中寻找更常见的DNA变异，来揭示哪些因素与人类衰老相关。最终科研人员发现了137个与长寿相关的基因变异，排除一些与寿命无直接影响的基因变异后，最终确定与长寿相关的其他变异主要涉及到3种类型基因：修复DNA的基因数量增加；调节胰岛素的多个基因中的变异；调节免疫系统的基因的富集。

　　“这项研究再次证实，炎症是一切的根源。免疫系统参与调节炎症，而炎症的增加与人类衰老有关。”刘林教授解释，肿瘤一开始也是源于炎症，衰老也是源于炎症，炎症发生的主因可能是线粒体功能出现问题，可能是细胞器内的垃圾没有清除，或者是内源、外源病毒造成的，端粒体缩短、损伤的端粒也会诱发炎症反应。

　　这项研究结果与之前延缓衰老的研究方向一致，如DNA的修复，调节免疫力等。通过这项研究，可以把一些基因作为与年龄相关损伤的治疗靶点。

　　正如这项研究的研究者所说：“我们有机会观察大自然，看看自然适应是如何影响寿命的，然后思考同样的基因如何在我们自己的身体中发挥作用。”

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二、人类对生物钟认识的局限性

人体分男女性细胞，生物钟受男女性激素影响

人体生物钟由于其周期较长，并且三种节律因素是人类特有的，而且是较为复杂的机能，这使得对其认识的难度较大。因此，迄今为止，特别在近代人类对自身的了解还很肤浅的情况下，人们还未找到控制这三种节律的时间结构。也就是说，人类至今还不知道是什么基因制约这三种节律，还不了解是什么要素以何种途径影响和作用人的三节律规律。当然，长期以来，许多科学家为揭开三节律的奥秘作了不懈的努力，目前人们从不同侧面对三节律的本质有了初步了解。例如，人体生物节奏三节律的开拓者弗里斯，经过实验室的研究，提出了人是两性体的论断。也就是说，无论男性还是女性，其体内都存在有男性细胞和女性细胞，都受男性激素和女性激素的影响。人体内男性细胞和女性细胞都有固定的而又是不同的节律周期;女性细胞具有以28天为周期的节律;男性细胞则具有以23天为周期的节律，因而无论男性或是女性都存在有28天的女性节律和23天的男性节律。所以对应的28天的情绪节律也称为女性节律，23天的体力节律称为男性节律。现代医学科学和生物科学的研究越来越证明了弗里斯的认识。目前人们已了解到了，无论男女，都具有雄性激素和雌性激素，正因为弗里斯论证人体体力节律和情绪节律具有相对的合理性，尽管他的论文比斯瓦波达晚两年，但后人还是将他看作人体生物节律理论的首位创始人。

人体生物节奏三节律还未被认识清楚

对于智力节律，由于人类对自己的大脑认识的局限性，其研究程度甚低。智力节律的发现者特里切尔认为:人的大脑吸收、控制、 表达新概念的能力，以及学生们所明显表现出来的灵敏性和智力的波动等同人的生理和心理周期节律一样，都受制于人体内的生物钟。而这种生物钟可能受某些影响大脑的腺体分泌物的控制。今天人类已经知道，松果体、甲状腺体之类对人的大脑产生极为重要的影响和作用。从这一点来看，特里切尔的解释是有一定的道理的。

总的来说，人体生物节奏三节律还未被认识清楚。那么，能否以此作出“人体生物节律理论是不科学的”的结论呢?我们的回答是否定的!就现代科学而言，特别是人体科学，人对大自然和人类本身的认识还是有限的。很多现象和事物人们不认识其本质，因而不能作出科学的解释，这是不足为奇的。但有这样的可能，虽然人类对某些现象不能作出解释，然而在实践中人们已掌握并利用了它们。我国古老的中医医学，长期以来就是在这样的状况下，逐步形成和发展起来的。对人体生物节奏三节律理论的认识和研究也是这样，尽管不完全认识其本质和机理，但几十年来，许多科学家和工程师们，经过反复的观察、分析、科学统计、实践验证，再科学分析和统计，在实用过程中验证了三节律的合理性和可靠性。

莫入人体生物钟三节律的误区

人体生物钟三节律周期理论是指一个人在自身“水平线”上的波动。当人体三节律处于临界期或低潮期，人确实会感到智力下降、情绪欠安和体力易疲劳感，但人是有理智的，有责任感的。我们了解自己的临界期、低潮期，对它没有恐惧的必要，更不要以生物钟低潮期或临界期为借口随意改变日常工作和生活。

为了降低事故发生率，把处于节律双重、三重临界日驾驶员换下来干其他工作，或提醒他谨慎驾驶，以高度责任感来克服临界日的不适。当然高潮期的驾驶员麻痹大意，以为乱开车也不会出事故，这是绝对错误的。即使处在低潮期，大家也不用沮丧。放松，一切平常心对待。

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三、争夺外星空，人类的生物钟适应吗？

2017-10-12 17:09中国网美国副总统彭斯10月5日在美国国家太空委员会首次会议上说：“我们将让美国宇航员重返月球，这样做不仅是为了（在月球上）留下脚印和插旗，也是为美国宇航员前往火星和更远的地方打下基础。”彭斯称，他领导的美国国家太空委员会除了要帮助美国掌握太空领导权外，还将“推动发展保护美国国土安全的太空技术”，“美国必须像在地球一样主宰太空”。

    毫无疑问，人类在地球上的竞争现在已经延续到了空间和外星球，这也意味着，人们会把地球上的生存和管理模式输入和延伸到外星空，例如在月球和火星上建立国家和领地，谁拥有了进入外太空的

技术，谁先动手，谁就能跑马圈地，主宰太空和宇宙，就像在地球上一样。

人类要进入外星空跑马圈地，无论是在太空旅游，还是在其他星球上占领地盘和长期移民屯居，首先有一个问题要解决，地球上的人类要适应外星空的环境。但是，刚刚宣布的2017年诺贝尔生理学或医学奖给出的回答令人遗憾，由于生物钟的原因，人类并不适合于移民和栖息于外星空。

图n34.阿波罗10号飞行员在回收仓内疲惫不堪

人体生物钟或生物节律是指地球上的人、动物、植物都有自身的节律，一个最基本的节律是随着24小时的周期进行不同的活动，对于人来说便是日落而息，日出而作，当然随着电子、电气和信息技术的发展，人类也可以把夜晚当白昼，夜以继日地工作，但是，违背生物节律时间长了，就会受到健康损害、寿命减少，甚至危及生命的惩罚。为了研究外太空人类的生命条件，科学家们总是先用猴子做实验。

（图片见封二f202.猴子宇航员在生物卫星3号上）

    动物和人的生物时钟可以从分子机理上进行阐释，例如，从4个基因和4种蛋白来调控，即Per基因和Per蛋白；Tim基因和Tim蛋白；DBT基因和DBT蛋白；Clock基因和CKIε蛋白（激酶），由它们共同作用，形成了动物和人24小时生物节律。包括人在内的哺乳动物和其他动物如鸡、蜥蜴、蛙、鱼也有Clock基因。

    正如人是环境的产物一样，尽管生物时钟是由基因决定，但是基因的形成和发挥作用则是环境决定的，而且是在环境的作用之下让动植物长时间逐渐演化形成的，这就是地球形成之后的自转和围绕太阳的公转。人和动植物24小时生物时钟，以及潮涨潮落等，都是适应地球24小时自转一周的结果，春种秋收、夏热冬寒则是地球围绕太阳一周365天6小时9分9.5秒的结果。

    显然，人和动植物更多地受到地球24小时昼夜周期的影响，形成了24小时的生物节律。然而，这种节律又是长期演化的结果，甚至从单细胞生物就开始受到24小时节律的影响，然后，从单细胞生物到细菌生成，再到多细胞生物、水生生物，再到陆生生物，然后是哺乳动物，以及在500万年前人类与黑猩猩祖先分道扬镳，距今20-30万年前身体结构像现代人的人类出现在非洲。

    如果只从人的演化来看，500万年前人类与黑猩猩祖先分道扬镳时的生物时钟已经全面演化形成，并通过基因镶嵌在人的细胞核中，溶化在血液中，植根于大脑中，体现在行动中。这种24小时生物节律固然可以短期变化，但不能长期改变，更不能中断和根除，否则，人就活不下去。

到了外星空人固有的生物时钟能否适应新的环境呢？假如人类还只是想要争夺太阳系的外星空，按太阳系8大行星与太阳由近至远的距离算，依次为水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星，这8大行星自转一周的时间（按24小时一日计）分别是：水星58.646日、金星243.01日、地球0.997日、火星1.026日、木星0.41日、土星0.436日、天王星0.72日和海王星0.665日。月球是地球的卫星，自转一周的时间为27.32166日。

    显然，人类要占领和移民外星空，只有火星的1.026日（24.6小时）和地球0.997日（23小时56分4.09秒）相近。因此，从生物钟看，最适合人类移民和占领的外星球是火星。然而，这只是生物时钟的一个方面，生物节律的另一个方面是人类已适应了一年365天的四个季节，在太阳系的8大行星中，没有一个绕太阳公转的时间与地球相似，依次为水星0.24年（88日）、金星0.62年（225日）、地球1年（365日）、火星1.88年（687日）、木星11.86年（4333日）、土星29.46年（10760日）、天王星84年（30799日）、海王星165年（60192日），月球绕地球公转一周也是27.32166日。

既然在太阳系外星空的所有行星中没有像地球公转365天那样周期的星球，人类也无法适应这些星球上转绕太阳公转的更长周期的生物时钟。再加上人类的生存必须要有食粮、水、空（氧）气和阳光，不能有辐射，更不能有低于和高于地球的吸引力（重力），这些都是在地球上才独有的，因此移民和占领外星空很难做到，那些地方对于人类来说都是不毛之地和死亡之地。当然，人们到这些星球上进行短暂的探索是可以的，而且另一个可能是，在太阳系之外的银河系如果

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能找到类似地球的星球，人类当然可以占领和移民这个星球。不过，由于十分遥远，如果没有高速飞行的交通工具，人类大概全都会死在移民外星空的路上。原作者 张田勘，编辑 吕苏娟）

目前太空生命试验一般用老鼠和猴子代替。老鼠和猴子为人类生命科学研究已经延伸到了宇宙飞船太空仓。

图n35.航天试验“太空鼠”

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四、人体生物钟理论的展望

生物节律理论仍处在初级水平

自从生物节律理论诞生至今，人们在其理论研究和实际应用方面都取得了很大进展。但是，不可否认，迄今为止生物节律理论仍处在其发展阶段的初级水平上。我们虽积累了许多检验该理论可靠性的经验，进行过严格的实验研究，然而对于涉及到这个理论的许多重要问题，仍然无法给予令人满意的回答，这些问题主要有以下几个方面:

1.为什么人体内会存在体力、情绪、智力三节律现象?它的生理基础是什么?究竟是什么基因在人体内控制着人体生物节律?

2.外界因素对体力:情绪、智力三节律是如何影响的?有哪些因素在人的不同生命阶段及不同外界条件下，影响或者说改变着这三节律的规律和力量?

3.三节律通过何种途径影响着每个人?三节律对不同人的敏感性如何？即:个体差异是否存在?若存在，又是什么原因造成的？在人的生命不同阶段，其生物节律是否存在着差异?

4.人体生物节律同我们已经知道的年节律、周节律、日节律(昼夜节律)等有什么关系? 相互之间是如何影响的?

5.在生物节律理论能发挥作用的各个领域中，最符合实际的应用方法是什么?

除此之外，预料不到的难题还很多，将各种问题加以归纳整理，经分析总结可以知道，生物节律理论大体上涉及到三个研究方面:其一是生物节律的根源及规律性;其二是生物节律与遗传的相互作用;其三是生物节律理论发挥作用的应用环境。

其理论根源的研究有三种较为深人的论证

生物节律理论目前最大的不足，同时也是正处于研究之中的问题，就是仅仅以大量观察、统计分析、检验来说服人们，而缺乏对其理论根源进行深入统一的科学论证。各种观点、争议并立而存，目前对其理论根源的研究大致有三种较为深人的论证。

1地磁力很可能是许多种生理周期的重要影响因素

根据美国桑代实验室曾经发表过的题为“以某种自然环境特征为背景的令人感兴趣的事故类型"的报告，其中提示的一种可能性，在某种月亮时相出生的人，当这种月亮时相再一次出现时，很可能增加他的事故发生的倾向性。然而月亮周期又与以28天为周期的情绪周期有关，因此推断很可能月亮是情绪节律形成的重要因素。由此，我们可联想到，是否人体对于类似月亮影响潮汐那样的万有引力具有敏感性呢?若真如此的话，那么人体体力、智力节律形成很可能与其他尚未得知的万有引力有关。沿着这种假设的道路，生物学方面的有关专家推论，地磁力很可能是许多种生理周期的重要影响因素，同时，也可能在生物节律方面起着重要作用。

2人体生物节律主要是由于内源力的作用所致

这种观点则认为，人体生物节律并不是人体以外其他事物影响的结果，而可能主要是由于内源力的作用所致。尽管生物节律很可能象生理节律一样，是外部条件和内部因索综合产生的结果，但生物节律"内源性”的观点仍然十分流行。在美国《纽约州医药月刊》上篇题为“直流控制系统:环境与有机体间的关系”的论文中，罗伯特·贝克尔博士、查理斯·H·贝奇门博士以及霍华德·弗里德门博士的“大脑输送电流的充填能力的测量实验”表明:“在对两名正常人和两名精神分裂症患者所坚持的两个月脑直流电潜能测定中，4名研究对象都发现有明显的、固定的周期性模式。这4个人都表现出了遵循相似的近似28天的周期现象”。

3生物节律取决于DNA 或RNA

这种观点认为，生物节律的形成也可能取决于科学界早已熟知的最基本的生物过程之一一DNA (脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)。这是由于它所有的细胞都能自我再生并控制着细胞的新陈代谢。根据A·艾赫里特博士的论文研究报道，在复杂的DNA分子中发现有一种名为“定时转荥子”的小物质，“定时转荥子”影响着RNA的合成速度，因此可能影响一些生理节律。不同的“定时转荥子”互相作用，可能形成了这种以23天、28天、33天为周期的体力、情绪、智力节律状态。

人体受外界环境干扰生物钟会发生变化

按照传统观念的看法，生物节律应该绝对有规律，从出生的瞬间直到谢世的时刻都不会改变，这主要是研究初期所信奉的，显然带有奇张的色影。由于人体常受到外界环境因来的干扰，其生理节律状况必将会或多或少地发生些变化，生物节律和遗传之间的关系也是错综复杂的难题，有人曾试图发现生物节律本身是否经遗传而形成，形成的节律是否与其先辈节律的时间一。更有甚者，有人还集中研究一个人的父母的生物节律状况是否能够决定下一代何种特性(包括性别)，这些问题至今仍在探索之中。尽管生物节律如何影响遗传特性的问题仍属空白，但它并不是主要方面，因此人们对这个问题的兴趣要比对该理论的其他方面要小一-些。若我们对生物节律理论应用于优生方面进行更深入的研究通过大量的实践符合我们的调查和假设的话，可能我们对生物节律与遗传之间的关系就会有更深刻的认识和理解。

关于是否存在个体差异问题，有人曾通过实验发现，90%的人与生物节律相符合，10%的人没有，对比也就无法用生物节律理论来加以验证了。国外某些研究也发现，大多数人属“节律型”，有少数人属“非节律型”。由此，我们可以想到，生物节律理论对“非节律型”人的影响是敏感性差呢还是根本无效?是否对“非节律型"的人有一段适应期呢?我们尚不能作出论断，只有经过长期实践检验以后，才能给予准确的回答。不过我们相信，应用生物节律理论指导实际生活有百益无一害。

生物节律理论与外部条件之间有着明显的关系。正如前面所介绍的，只要有利于生物节律理论体现的环境，生物节律理论就能发挥其应有的作用。例如交通、航空、工矿、体育、医疗、劳保、家庭、学校等都为生物节律理论的应用提供了有利场所。可见，生物节律理论有着广阔的使用范围。

人体在生物节律不同阶段的状况研究也相当复杂，占人生20%时间的临界日状况解释已相当明确，而占人生80%时间的混合节律状况解释却还不甚完善和严格。要想使该理论被广泛接受并发挥更大作用，就必须对这部分节律状况作进一步的深入研究，使之解释更加细致和明确。

在美国出版的有关论著上，将三种节律曲线组合成一条曲线，从而来分析三节律的综合结果。（如图n26）。从组合曲线上，我们可以一目了然地知道三节律相互作用的结果。显然，对图 18我们很难对三种节律的综合效果作出判断，但从图17中，我们可以直接说出，月初和月底较差，而月中较好。这种组合的方式，有一个问题，就是散失了“临界日”的意义。这种组合形式具有易于解释三节律综合效果的特点，并方便应用，但还需要经过实验验证其有效性。

生物钟的难题需要进一步探索

人们而临的有关生物节律的难题还很多，需要进一步去探索，去揭示。我们要进一步探索生物节律理论的根源及规律性;进一步研究生物节律理论与遗传及环境的相互关系;逐步建立应用生物节律学科，建立一套系统的解释方法及标准分析程序。相信当生物钟理论逐渐发展成为一门成熟的学科时，这些问题一定会得到圆满解决。

对于生物钟理论应用的前景，不妨用美国学者沃勒斯思和罗伯茨的话对其作一美好的展望:“我们希望对运动员的训练工作应用生物

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节律曲线去分析和安排，并且将它作为一种新的运动战略形式介绍出来。可能将来会有那么一天，由于应用生物节律理论作指导，一些大规模的工程更容易进行了:运动员的受伤率减少了，成绩提高了:孩子们的学习效率更高了”。由此可知，生物节律理论对人类活动有着特殊的重要意义，它将广泛应用于祖国建设的各行各业。

图n36.生物恒星2号实验装置

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生物钟理论在世界上普及和推广开端良好大有可为

目前，许多国家的有关组织与个人都对生物节律理论颇感兴趣并付之于实践。许多国内外体育、.医疗、检察院、大专院校、劳动保护、计划生育、军队等行业有关单位和个人都对生物钟科学很关注，有的已在应用和研究方面作了许多工作，有的正在意识到生物节律理论的意义和作用。这是生物节律理论在世界上普及和推广的良好开端。我们愿这本小册子能为您的思路启开一扇小小的门，而户阔的天地还在于您的创造和开拓。

只要我们能科学、正确、合理地理解和应用人体生物节律理论，相信它将给您的工作、学习和生活带来益处。实际上检验人体生物节律理论是否科学的最好方法莫过于以身试律，我们每个人都可以坚持作“盲目性日记”，即不要有意识按体力、情绪、智力三大节律周期去描述自己的身心状态，而是在对自己的节律状况一无所知的情况下作日记将自己的体力、情绪、智力波动情况如实地记录下来，经过一段时间以后，再与同期的生物节律情况进行对比，结果如何，您自己一定会得到满意的答案，

可以预言，生物钟理论有着广阔的使用范围和广泛的指导意义。将生物节律理论应用于您的工作，学习和生活之中，会使您生活更加美满幸福，工作、学习更有成效，事业上取得更大成就;将生物节律理论应用于工业领域，会真正起到减少事故发生率，提高劳动生产率;生物节律理论将能使您事半功倍。愿人们能正确认识和对待生物节律，愿生物节律这颗种子结出丰硕之果!

图n37.退潮时海滩上的水生动物

（文字详见太阳辐射和月球引力影响地球上的生命一节）

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石在

附录一  生物钟小辞典

1.生物钟

狭义的理解是，地球因为自转昼夜交替的变化，会导致光线和食物发生变化，而生物为了适应周期性的变化，产生所谓的“生物时钟”。可见，生物钟由两个方面影响，一方面是来自光线变化，也叫中枢性生物时钟，动物的视交叉上核神经元可以负责感光，从而产生中枢性的生物钟。另一方面来自生物自身的遗传基因，由长期进化形成。

2.人体三节律

是生物钟理论中的重要分支，主要指人的体力周期是23天，情绪周期是28天，智力周期是33天，外国学界称“PSI周期”。PSI是英文Physical（体力）、Sensitive（情绪）、 Intellectual（智力）的缩写。简称人体三节律，即“人体生物钟”，

3.“社会时差”

假如一个人由生物钟规定的白天开始时间比实际的白天要晚2~3个小时，但这个人在实际生活中却又必须遵守实际的白昼时间，这就好像是你住在慕尼黑，但却必须在莫斯科工作一样。这就是社会时差。

4.云雀型人

云雀型的人喜欢早睡早起，一般在晚上10点前上床睡觉，在早晨5点左右醒来。由于云雀型的人生物钟比较快，因此一般起床后情绪饱满、思维活跃，但下午状态稍差，晚上则需要早早入睡。

5.猫头鹰型人

也称夜枭型，习惯晚睡晚起，喜欢在夜晚活动，睡眠时间不固定，假日会熬夜。一般在12点之后才入睡，早晨10点左右醒来。猫头鹰型一般过了中午才开始清醒，到了晚上便生龙活虎，思如泉涌。

6.动力定型

人们长期定时地从事某项活动，便会建立良性的条件反射，生理学上称之为“动力定型”。它一旦形成，便会使身体各组织器官都高度规律化、自动化，在生活中便有“预见性”和适应性。

7.时间生物学

时间生物学认为，生物体乃至植物体的生命随昼夜交替、四时更迭的周期性运动，揭示出生理活动的周期性节律。

8.生命的时间属性

即生命是能量产生、储存和消耗的循环。这种循环普遍地存在于所有具有生命的组织之中。循环，意味着有规律的周期运动。

9.光照期

光照期指生物对日光的敏感性和反应，也叫做光照期效应。但由于地球表面大部分地区日光照射的实际时数随着季节的不同而不同,所以，光照期效应实际上指的是动植物为适应日光照射时间长短的变化和光照强度而进行的调节。

10.褪黑素

褪黑素属于吲哚杂环类化合物，其化学名是N-乙酰基-5甲氧基色胺，是一种在动物、植物、真菌和细菌中皆有发现的物质。褪黑素的分泌具有明显的昼夜节律，白天分泌受抑制，晚上分泌活跃，最终在肝脏中代谢。褪黑素可以用来帮助入睡和治疗睡眠障碍。

11.血清素

血清素就是5-羟色胺。是体内产生的一种神经传递；存在于一些植物和菌类中。血清素会影响人的胃口、内驱力（食欲、睡眠、性）以及情绪。

12. 生物节律高潮期

高潮期是节律状态的“好时期”。人的体力处于高潮，情力旺盛、体力充沛，是人的生理机能能够充分发挥和表现的最佳时期。

13. 生物节律低潮期

低潮期是节律的一般状态，之所以说一般，一则是由于此时比节律状态处于高潮期时要差，但它又比临界日强。从人的肌体来说，在低潮期是各种器官和机能的恢复阶段。

14. 生物节律临界日

其定义为:节律周期从高潮转变到低潮或从低潮转变到高潮的转变日。

15. 生物节律双重临界日

指三种节律中有其中两种节律的临界期重合在一起的时期。它包括两种节律的临界日相交在一天或相隔一二天的临界日。

16. 生物节律三重临界日

指三种节律的临界日同时处于一天或二、三天范围内的情况。