雖然筆者的博士課題方向并不是生物節(jié)律，但是作為科學(xué)界最具規(guī)模最具影響力的“八卦”盛事，諾貝爾獎是非常值得為其通宵熬夜的。不多廢話，請大家瞻仰一下今年生理學(xué)或醫(yī)學(xué)的獲獎人：

2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash 和 Michael W. Young，以彰其在晝夜節(jié)律的分子機(jī)制方面的發(fā)現(xiàn)。（www.）

為了避免混亂，這里就不對人名進(jìn)行翻譯，好在三位先生的名字也并不難記。下面就來看我們的獲獎人大起底：

以上就是三位諾獎獲得者的經(jīng)歷。有沒有感受到大?？茖W(xué)家一路開掛的人生軌跡？

沒關(guān)系，雖然我們得不了諾獎，至少還可以學(xué)習(xí)一下獲獎的研究內(nèi)容。想要突破外行看熱鬧的層面而初窺門徑嗎？且看下面分解——

如果只能用一個例子來說明什么是晝夜節(jié)律，那就是“倒時差”。

在中國，我們（基本）遵循著日出而作日落而息的規(guī)律。但是當(dāng)我們坐了13個小時的飛機(jī)落到地球的另一端，就會發(fā)現(xiàn)，盡管這里日出日落比起國內(nèi)相差了12個小時左右，但是在落地之后的一段時間內(nèi)，我們的清醒和困倦仍然遵循著國內(nèi)的時間表。你會在艷陽高照的下午眼皮灌鉛，也會在伸手不見五指的半夜目光炯炯。

說好的早睡早起怎么變成晝伏夜出了呢？

其實這就是你身體里的生物鐘遵循了本身的節(jié)律，而暫時性地背叛了日照。調(diào)控你身體里生物鐘的機(jī)制，就是本次諾獎的研究，晝夜節(jié)律。

簡單來說，三位科學(xué)家就是發(fā)現(xiàn)了細(xì)胞是如何精確調(diào)控約為24小時的晝夜節(jié)律的。

研究始于1970年代，兩位我們上面提到卻沒有詳細(xì)介紹的科學(xué)家Seymour Benzer 和他的學(xué)生 Ronald Konopka研究發(fā)現(xiàn)，一個未知基因的突變體可以使果蠅喪失晝夜節(jié)律，他們將這個基因命名為周期基因（period gene）。

在今年的三位獲獎人手中，周期基因的序列由未知變成了已知。

然而它是如何調(diào)控節(jié)律的？

Jeffrey C. Hall和 Michael Rosbash兩位教授發(fā)現(xiàn)，周期基因制造出的叫做PER的蛋白質(zhì)會在夜間堆積在細(xì)胞核中，而在白天則遭到降解。

這樣一個堆積-降解的周期大約就是24小時，正好是一天的時間。堆積在細(xì)胞核中的PER蛋白阻礙細(xì)胞繼續(xù)制造它本身，直到夜晚結(jié)束，堆積的PER蛋白被降解，制造重新啟動。這樣一個蛋白對其本身的制造進(jìn)行負(fù)向調(diào)控的機(jī)理，就叫做“轉(zhuǎn)錄翻譯負(fù)反饋調(diào)控”。

（圖片來自www.， 有改動）

高中生物課上我們學(xué)過，蛋白質(zhì)是在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行制造的。這條準(zhǔn)則同樣適用于PER蛋白。

然而，PER蛋白是如何堆積在細(xì)胞核中的？

這時候就輪到Michael W. Young教授出場，他發(fā)現(xiàn)了另外一個叫做“timeless”（無時間）的基因，其制造的蛋白質(zhì)TIM幫助PER蛋白從細(xì)胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核。確切地說，TIM和PER是互相幫助，共通入核，缺一不可的。

此外，TIM蛋白還具備一個非常重要的能力，即根據(jù)光照重置生物鐘的功能。

Young教授和其他研究人員共同發(fā)現(xiàn)，TIM蛋白在光照下會被迅速分解，從而調(diào)節(jié)PER蛋白的入核和堆積，對生物鐘進(jìn)行重置。就是說，如果你飛到地球另一端，過段時間自然會適應(yīng)當(dāng)?shù)氐娜粘鋈章?，這就要感謝你體內(nèi)有TIM功能的蛋白。

好的，晝夜更替的問題解決了，然而細(xì)胞是如何控制其頻率的？

我們上面說的Young教授發(fā)現(xiàn)的另一個基因“doubletime”（雙倍時間）就是這個問題的關(guān)鍵。

簡單來講，這個基因可以制造一個叫做DBT的蛋白質(zhì)，它作為一個激酶，可以給沒有與TIM結(jié)合的PER蛋白上裝一個磷酸基團(tuán)，促進(jìn)落單的PER蛋白的降解。而PER蛋白的降解速度就精確調(diào)控了晝夜節(jié)律的頻率。

這項研究雖然是在果蠅中完成的，但是生物節(jié)律卻是從植物到人類中普遍存在的現(xiàn)象。在生物從單細(xì)胞進(jìn)化到復(fù)雜哺乳動物的過程中，有一些基因或多或少地保留了它本身的樣子，使得有著共同祖先的生物共享一些基因序列，至少是相似功能的蛋白質(zhì)，即同源基因或蛋白質(zhì)。

人類和果蠅雖然千差萬別，但卻仍然擁有不少同源基因，例如此次的period基因和doubletime基因。

而人類中有一種遺傳性疾病“睡眠時相前移綜合癥”(Advanced sleep phase disorder，ASPD)，其患者的睡眠期間會較普通人前移，大約在晚上6點到8點入睡，凌晨3點醒來。2001年的一項研究發(fā)現(xiàn)，ASPD的致病機(jī)理，就是病人的hPer2（period基因的同源物）發(fā)生了突變，使得人體內(nèi)的PER蛋白無法被DBT蛋白正常修飾降解。了解了致病機(jī)理，疾病治療手段的開發(fā)也是指日可待。

晝夜節(jié)律不僅控制著睡眠，還控制著人類的進(jìn)食規(guī)律、激素分泌、血壓和體溫等等。這些被我們的身體默默地精確調(diào)控的過程，還有待人類進(jìn)一步的理解。在理解的基礎(chǔ)上，這些發(fā)現(xiàn)終將造福人類的生活。

（圖片來自www.， 有改動）

最后再讓我們深入記憶一下今年的諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎的話題：

（請帶著宣讀結(jié)婚誓言的莊重來重讀這句話，你將體會到短短兩行字帶來的并不只是一個新聞標(biāo)題，而是三位科學(xué)家和身后眾多科學(xué)工作者數(shù)十年如一日的專注投入：）

2017年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎授予Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash 和 Michael W. Young，以彰其在晝夜節(jié)律的分子機(jī)制方面的發(fā)現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

1. https://en./wiki/Jeffrey_C._Hall

2. https://en./wiki/Michael_Rosbash

3. https://en./wiki/Michael_W._Young

4. https://www./nobel_prizes/medicine/laureates/2017/press.html

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