生命的韻律
作者: 潘震澤 / 3447次阅读 时间: 2011年8月15日
来源: 科學人
www.psychspace.com心理学空间网

生命的韻律

2008-05-03 00:45  

       時間一向是令人著迷的觀念與現實;撇開哲學家、物理學家對時間的複雜定義不論,對生物來說,時間就是生命的本質。無論是生活在非洲草原的動物,還是在高速公路上奔馳的現代人,估算迫近的獵食者或與前方車輛相隔的時間(距離除上速度),可是攸關生死的能力。再者,地球上幾乎所有生物都受到日升日落、四季更迭的影響,要是未能與地球的物理時間取得協調,也將難以存活。最終,凡是生物都免不了一死;至於生物體內何種機制負責計算並限制了生存的年限,則是更為重大且切身的問題。

         對物理學家來說,時間是客觀的現實;對生物本身,則是主觀的認定。同樣長短的時間,在不同的情況下可能造成不同的感受,是每個人都有過的經驗。美國杜克大學的梅克(Warren Meck)與哥倫比亞大學的吉朋(John Gibbon)提出了腦中「間距計時」的理論,對於人主觀的時間認知提供了解釋。當我們專注於某件工作,忽視了時間的進行,或是患了神經病變或使用藥物,造成內在的間距計時器速度變慢,我們以為才只過了一會兒的時間,卻可能大半天已過去。反之,處於緊張的時刻或使用興奮性藥物,造成間距計時器的加速,以至於我們以為已經過了好長一段時間,其實才不過一下子而已。這些都是人類對時間長短的主觀感受與實際情況有所差異的例子,曉得這些,也足以提醒我們主觀感覺之不可恃。

         生物學家了解最清楚的生物時鐘,要屬於計量接近 24 小時變化一回的約日週期(circadian rhythm)。早在 18 世紀初,就有法國的科學家發現,就算在全暗的房間裡,含羞草的葉片依舊維持約每 24 小時開闔一次的韻律,如同在室外一般。接著,19 世紀的醫學書籍中,也提到人的體溫隨著一天的時間而有所變化。然而,直到 20 世紀後葉,一直沒有多少生理學家及醫生重視這一點,多數研究及醫療行為的執行,毫不考慮一天當中的時間因素。至於中國民間傳統及道家的養身,雖然相當重視時辰的觀念,但其背後卻不見得有什麼道理可言。

         真正對人體內在約日韻律有清楚的認識,是在所謂「沒有時間」(time-free)的情況下發現的,也就是在地底洞穴或與外界隔離的密閉空間中,進行十天半月以上的生活實驗。這些已有 40 多年歷史的研究結果發現:不單是受試者的體溫、作息時間仍維持接近 24 小時的週期,就連血壓、排尿量、肌肉張力,以及血中好些荷爾蒙的含量等,都展現類似的週期變化。這種每日定時出現、可預期的生理變化,是以往研究反應式生理變化的生理學家所不熟悉的現象,因此也開啟了「時間生物學」(chronobiology)這門研究。

         早期研究實驗動物的約日週期,多以計量活動、進食或飲水等外在表現,以及由松果腺所分泌的褪黑激素(melatonin)作為指標;由此可以明顯看出這些活動與光暗週期之間,具有明顯的同步關係。日光是造成內外週期同步最有效的刺激;光線在抵達視網膜後,要經過至少五個神經聯繫,才會送到腦中的松果腺;這條神經解剖通路的發現,已有 20 來年歷史。由於光線的訊息對松果腺造成抑制,因此由松果腺製造的褪黑激素都在夜間分泌;這一點,無論是日行性或夜行性動物都一樣。所以同樣是褪黑激素,對不同的物種則可能傳達不同的訊息。這在不同季節進行生殖的動物身上,可找到另一例證。

         早期以倉鼠這種在長日照季節生殖(long-day breeder)的動物為研究對象,發現當時序進入秋季,日照變短,褪黑激素的分泌時間隨之提前時,雄倉鼠的睪丸便出現萎縮,雌倉鼠的動情週期也停頓下來;直到來年春天到來,日照時間逐漸增長,才又恢復。根據這樣的發現,就有人推論:過多的褪黑激素對生殖力會造成抑制;其實那只看見了事實的一面而已。對短日照季節生殖(short-day breeder)的動物而言,如溫帶的鹿類,牠們可是入秋之後才開始發情,進行交配,與倉鼠完全相反。其中緣由是倉鼠的懷孕及成熟期都短(總共約兩個月),新生鼠可於該年冬季來臨前就已成熟獨立;而鹿的懷孕成熟期長,唯有在秋末冬初懷孕,春天生產的幼鹿才能存活過冬(注)。所以說,褪黑激素對生殖不見得就是抑制作用,端看生物本身及環境的狀況而定。

         至於像人類這種生殖功能不受季節限制的物種,褪黑激素對生殖的影響就微不足道了。雖然現代社會人工照明普及,可以說已脫離了黑夜的束縛,但人類還是屬於晝行夜伏的動物,因此褪黑激素對人類也有降低體溫、促進睡眠的作用。就算人體生理對環境有極佳的適應彈性,但長時間日夜顛倒造成內外週期的紊亂,好比經常越洋飛行以及從事三班制工作的人士,其生活品質及身體健康都不會太理想。

         二十世紀後葉,時間生物學的研究有許多重要的里程碑。舉例來說,1962 年提出隔離環境的實驗結果、1971~1972 年發現第一個週期有所突變的果蠅,以及哺乳動物腦中生物時鐘的所在──視叉上核(SCN)、1982 年顯示離體的 SCN 神經細胞具有 24 小時週期變化的放電頻率、1984 年發現第一個果蠅的週期基因 per、1990 年報告移植的 SCN 可以決定宿主的約日韻律等。近年來更隨著週期性表現的基因及其蛋白質的數目愈形增多,我們對約日韻律在細胞層次的調控機制也了解得更透徹。

         一般讀者不免要問,時間生物學的相關發現對我們的日常生活有什麼幫助?嚴格說來,目前幫助還不大。對於出現時差及季節性情緒失調人士,褪黑激素及光照療法是有用的做法,對輪班方式也可提供些建議。至於失去了局部或全身週期變化的控制,除了造成作息時間紊亂外,是否也是其他疾病之源,還有待進一步研究。隨著現代生活的便利,24小時無休的行業逐漸增多,現代人生活作息被攪亂的機會也隨之增大。學著聆聽自己內在週期的韻律,不刻意違逆身體自然的需求,還是最基本的養生之道。    

注:有部 1946  年的老片叫《鹿苑長春》,英文片名 The Yearling,指的就是熬過第一天冬天,開春滿一歲的小鹿。至於《小鹿班比》這部卡通片就把鹿的生殖季節提前到春暖花開時節了。

 摘自《生活無處不科學》(三民書局,2005)

原載 2002 年 11 月號《科學人》

www.psychspace.com心理学空间网
«当你变老,为什么会感到时光如梭? Warren H. Meck 華倫·梅克
《Warren H. Meck 華倫·梅克》
没有了»