科学百科96期丨“生物钟”指的是什么？它们是怎样工作的？

本期为大家带来：

《你知道吗——现代科学中的100个问题》

本书是阿西莫夫的优秀作品之一。

作者以通俗的语言，深入浅出地解释了现代科学中的一百个尖端课题。

其中，有些是了解现代科学技术所必须具备的基础知识，如科学的研究方法、二进制数、相对论、亚原子粒子、核聚变、熵、晶体、病毒等。有些则是当代科学技术的前沿阵地，如黑洞、统一场论、夸克、快子、金属氢等。

作者对这些问题的来龙去脉，它们目前处在什么样的状态、有没有希望得到解决等问题均作了回答。

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第九十六个问题：

“生物钟”指的是什么？

它们是怎样工作的？

有时你不必看钟。当你肚子饿的时候，你就知道那是该吃饭的时候了。当你困了的时候，你就知道那是该睡觉的时候了。当然，如果你午饭吃得非常饱，那么，当你感到饿的时候，也许已经过了晚饭时间了。如果你已经睡了一个懒觉，或者正在参加一个令人兴奋的晚会，那么，当你感到困倦的时候，也许已经过了就寝时间。然而，在通常情况下，你感到困、饿的时间总是非常接近于正常的就寝和就餐时间。

在你身上有一种周期变化，使你每隔一定的时间感到饥饿，每隔一定的时间感到困倦。这些周期变化是很有规律的，因此你能够利用这些周期来测量时间（很粗略地）。这些周期就是“生物钟”的一个例子。

在生物的外界存在着稳定的周期。最显着的就是白天和黑夜的交替，但也有一天两次的潮汐节律，这种节律的幅度随着月亮的位相而变化，而温度周期则随着日夜周期和季节的年周期而变化。

生物对于这些变化的反应是有用的。如果它需要在夜间或仅在温暖的季节里找食物，那么，它也就可能在白天睡觉或者在冬天冬眠。如果它要去海岸下蛋，那它在随满月而到来的最高潮时下蛋是最好的。甚至植物对这些节律也有反应，以致叶子在太阳落山时垂下，花或果实在特定的季节开放和成熟，等等。

我们不能设想生物能自觉地做这一切。它们不会说“是夜间了，我将要睡觉了”，或者“白天越来越短了，我将要落叶了”。在生物体内，的确存在着自动的周期同外界的天文周期相适应。这种适应性是由于自然选择而产生的。适应性强的动物或植物比适应性差的动物或植物生存得更好，并有机会得到较多的后代，这样，这种适应性就一代一代地提高。

甚至分子这一级的东西也存在着这种内周期。体温有规律地升降，血液的某些成分的浓度有规律地增减和身体对某些药物的敏感性的增强和减弱，等等。这些周期大多数需要用大约一天时间来完成一种“升降运动”，这些周期称为“生理节律”。

内周期是由环境节律所控制的吗？不完全是这样。如果一个动物或一个植物被放在一种去掉了外界节律的人为环境里——这里存在着恒定的光照或恒定的温度，那么，这些节律还是会继续下去。

这些节律也许不很明显，也许对于严格的24小时周期稍作变化，但是这些节律依然存在。环境节律只不过起一种“精细控制”的作用。

乘喷气式飞机远程旅行的人，会发现他们自己处在极其不同的时区中，这时他们的内节律不再适应这种“日夜周期”了。这就会引起许多不舒服的症状，直到生物钟经过重新调整为止。

至于生物钟是如何工作的，我可以用四个字来告诉你：无人知晓?

人体内是否有某种周期性化学反应？如果是这样，生物钟应该随温度或随药物而变化，但它却不是这样。那么，它是不是与外界的一些微妙节律发生了连锁关系的某种东西，即使去掉了阳光和温度的变化，这种连锁关系依然存在呢？也许是这样。但如果是这样，那我们也还没有发现这些节律的性质。

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