为了提取最顶级的香气，香水制造者常在露水尚未蒸发的凌晨时分——午夜至凌晨两点之间采摘玫瑰。因为在寒冷而幽暗的清晨，玫瑰的香气最为浓郁。那么，玫瑰为何在清晨格外芬芳？ 它又是如何知晓特定时刻并释放香气的呢？不仅玫瑰如此，我们的身体也有类似的“时钟”。到了中午，我们的肚子总会准时发出咕咕声。午餐后回到工作岗位，大约下午三点钟，困意也会准时来袭。 天亮时自然醒来，夜幕降临则感到困倦。仿佛体内确实藏有一座“钟表”，无论是人还是动植物，皆以一天、一个月、一年为周期，周而复始地遵循着某种节律生活。
当我们乘坐飞机前往远方时，往往会受到时差影响，连续数日疲惫不堪。太阳高挂，却常常昏昏欲睡；明明正值中午，身体却如同置身午夜，渴望入眠。相反，到了夜晚却难以成眠。这是因为无论旅行地的时间如何，我们体内的生物钟仍在努力维持原本所处国家的24小时节律。这种精准的节律现象，远非单纯的“习惯”所能解释。那么，这种生物节律究竟是如何产生的呢？
人类对生物体节律的最早观察，可追溯至公元前4世纪。亚历山大大帝远征队的船长阿德洛屯厄斯曾记录道：“酸角树的叶子白天水平展开，夜晚则垂直下垂。”此后，人们又相继发现了类似的植物周期性现象。1729年，法国天文学家德·梅朗在研究地球自转的同时，观察“含羞草”时发现了一个奇怪的现象： 含羞草的叶子在受到触碰时会收拢，仿佛枯萎。但即便在没有任何外部刺激的情况下，它的叶片也会在白天展开，夜晚收拢。起初他认为这种现象与光照有关，然而，即使将含羞草置于完全黑暗的暗室中，其叶片依然遵循昼开夜合的规律。
不仅植物，人体也显示出类似的节律。1960年，德国马克斯·普朗克研究所开展了一项实验：研究人在没有窗户的地下室中，是否还能维持稳定的生物节律。结果显示，即便在完全无法知晓时间的环境中，大多数人的睡眠与清醒周期依然维持在约25小时左右。这一发现表明，人体内部确实存在一套生物钟，并能维持特定节律；而这套节律的根源，非外部光照等环境因素，而是源于生物体本身的内部机制。
动植物体内存在周期性，这一点早已为人类所观察。然而，关于其根本机制的探究，始于对果蝇基因的研究。正是基因使生物钟运作。科学家注意到果蝇仅在清晨从蛹中羽化成虫，从而发现调控生物节律的基因，如clock（时钟）、period（周期）、timeless（永恒）等。 这些基因通过其产生的蛋白质间的相互作用来调控生物钟的运作。正如复杂的指针式时钟由齿轮协同驱动一般， 我们体内的生物钟也由多种蛋白质相互作用，有序运转。也就是说，每个细胞都有一个复杂而精巧的时钟在滴答作响。
人类的平均每日周期为24.3小时，这并不是一个完美的24小时周期。个体之间也存在差异，有人接近23小时，为“早起型”；有人接近25小时，为“夜猫子型”。我们体内的每个细胞都表现出略微不同的周期性。
那么，生命体是如何协调这些差异，使其不偏离24小时周期的呢？答案在于体内存在一座“中央生物钟”，能感知光线并协调全身所有的生物钟。这个“中央时钟”位于大脑下丘脑中的视交叉上核（SCN），大小如米粒， 由约两万个神经细胞组成，并与双眼的视神经相连。它通过感知日光的变化，向身体各处发送调节信号，从而将全身生物节律重新设定为24小时。虽然阳光本身并不直接生成节律，但它提供了一个每日同步生物钟的基准时间。因此，当视交叉上核因脑肿瘤等问题而受到损伤，人的作息节奏将彻底紊乱，出现无规律入睡与觉醒的状况。虽然我们已确认中央生物钟位于视交叉上核，但生物钟的具体运作机制及细胞同步的奥秘，仍未被彻底揭示。
这一神秘的视交叉上核还通过调节激素分泌来影响睡眠。当它感知到光线减弱时，会向松果体发出“夜晚降临”的信号，促使其分泌褪黑素——一种能帮助人体进入深度睡眠的激素。褪黑素在视交叉上核发出的信号作用下，于黑暗中分泌，而在明亮的白昼则停止分泌。褪黑素的分泌使我们进入深度睡眠。然而，进入数字时代后，夜间难以入睡的人群日益增多。这是因为长时间暴露在手机、电视等发出强光的设备前，会使视交叉上核误以为仍是白天，从而抑制褪黑素的分泌，导致难以入睡。
更为严重的，是那些患有极端睡眠障碍的人——他们的生物钟已严重紊乱。例如，患有“睡眠相位后移症候群”的人通常在凌晨四点后才入睡，一直睡到中午，上午几乎无法进行正常活动。而患有罕见疾病“家族性睡眠相位提前综合征”的人，则是极端的“早起型”——晚上七点半入睡，凌晨四点半醒来。最新研究显示，这些患者之所以出现异常节律，是因为调控生物钟的基因发生了突变。
现代人每天要查看手表几十次，以掌握精确时间、安排紧凑事务。然而，即使不看钟表，我们的身体也能准确知晓何时该睡觉，何时该进食。植物通过色素浓度的变化、花香的释放、叶片的运动等感知时间；昆虫从破蛹到成虫活动，也严格遵循节律。万物似乎皆本能地感知时间的流动，并顺应其节奏而生存。人类不仅在睡眠方面展现出节律性，体温、激素分泌等生理过程也表现出以一天为周期的规律性变化。令人惊叹的是，最精准的时钟并非佩戴在手腕上的时钟，而是存在于我们体内——由数十万亿个细胞组成、时刻运转的生物钟。正是这些体内时钟，使我们得以感知时间的流动，顺应内在节律，与自然和谐同步地前行。 地球上所有的生命体，皆依循着体内早已设定的节奏，在时间的轨道上有序运转。
- 参考资料
- 《时间的奇妙发现》（斯特凡·克莱因著）
- 《睡眠的乐趣》（佐藤富雄著）
- 《我们对人类与宇宙知之甚少的那些事》（郑在胜等五人合著）
- YTN SCIENCE 纪录片《体内的闹钟——生物钟》