“十一”长假期间，2017年诺贝尔奖各科学奖项陆续公布。其中，因为涉及生物节律这个人们熟悉又困惑的现象，本年度的诺贝尔生理学或医学奖格外受关注。
从蓝绿藻到真菌，从植物到动物，地球生命普遍拥有一套内置的时钟，以24小时为周期调节生理活动，以适应我们这颗行星的自转和昼夜变化。获得2017年诺贝尔生理学或医学奖的三位美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬，在分子水平上揭示了生物时钟怎样“滴答”走动。
01 生物时钟的“振荡器”
生物节律、生物时钟、生物周期等有一个相似或相同的含义，即生物甚至自然万物的行为都按一定的周期和规律在运行。春去秋来，潮涨潮落；花开花谢，夜去昼来；日出而作，日落而息……所有这些，都是自然和生物的节律。
含羞草叶子在黑暗中仍按昼夜规律开闭，向日葵在太阳尚未升起时已经朝向东方，人在亮如白昼的办公室里待到半夜照样犯困——生物的自然节律并不依赖于外界条件刺激，而是由某种内在机制掌控。钟表的核心元件是振荡器，比如钟摆、机械振子或石英电路，它们产生稳定的周期性振动。
那么在生物体里，这个振荡器是什么？
人们很早就发现生物节律特征可以遗传，随着分子生物学发展，科学界逐渐提出“生物钟基因”的设想。20世纪70年代，美国加州理工学院的西摩·本泽和罗纳德·科诺普卡用果蝇做实验，筛选相关的基因突变。
果蝇的破蛹羽化有着特定节律，野生品种只在一天的特定时刻出蛹，周期是24小时。科诺普卡等人培养并筛选出了周期更长或更短，甚至没有周期的果蝇，发现它们在基因组的同一区域发生突变，从而定位到了生物钟基因，并将其命名为“周期”基因。
1984年，杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬克隆出了“周期”基因，并把它编码的蛋白质命名为PER。他们发现，果蝇体内的PER蛋白质浓度有规律地变动，振荡周期正是24小时。至此，人们找到了生物钟的“振荡器”。
02 “振荡器”的工作原理
霍尔和罗斯巴什提出了一个“负反馈”机制：PER蛋白质浓度上升会抑制“周期”基因的活动，阻止基因制造出更多的PER蛋白质，导致浓度回落。这就好比攒下几个钱后，人就不继续工作挣钱了。
抑制基因活动必须在细胞核里进行，而PER蛋白质自身无法进入细胞核，需要另一种蛋白质的协助，即扬于1994年发现的第二个生物节律基因“无时”，其编码的蛋白质被称为TIM。PER蛋白质浓度比较高时，能与TIM蛋白质结合，从而获得进入细胞核的“通行证”。
如果把PER蛋白质比拟成钱、“周期”基因的运作比拟成劳动，那么TIM蛋白质就可以比作消费欲望，其他基因分别是消费行为、工作动力等，整个振荡过程可以想象成工薪族钱包鼓起来又瘪下去的周期性变动。
霍尔说，弄清这一机制有助于解决因昼夜节律紊乱导致的睡眠问题。
03 生物节律与疾病
后来，生物节律的分子机理进一步被发现，许多其他分子也具有调整生物节律的作用，并被认为是生物节律分子。例如，到了夜晚，人大脑中的松果体分泌的褪黑激素增多，可以帮助人安然入睡，但在白天褪黑激素分泌减少，又让人以饱满的精力去工作。而且，褪黑激素也能调整时差，纾解压力，解决情绪失调，并且是一种很强的抗氧化物，能中和并清除自由基。所以褪黑激素也被视为一种生物时钟。
当人们不按生物时钟作息、生活和工作时，工作效率会很低，而且还会患病。例如，当今的富贵病之一——糖尿病就被发现与生物时钟有关。
流行病学研究早就发现，三班倒工人患Ⅱ型糖尿病的概率比一般人高。研究人员发现，褪黑激素与Ⅱ型糖尿病的发病有关。
尽管褪黑激素与糖尿病发病增高的机理尚不太清楚，但研究人员推测，褪黑激素受体可能激活一种传输到胰腺的信号，而胰腺则是制造胰岛素的器官，因而涉及糖尿病的发病机理。
（据新华社、《北京日报》 作者：王艳红 张田勘）
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2017诺贝尔物理学奖成果：探测“时空的涟漪”
我们可以通过倾听声音来分辨乐器的种类和质地，物理学家也通过类似方式来研究宇宙。引力波就是这样一种“时空的涟漪”，它能被极为灵敏的探测器“听”到，向我们传递宇宙的信息。
美国科学家雷纳·韦斯、巴里·巴里什和基普·索恩获得2017年诺贝尔物理学奖，就是因为他们在“激光干涉引力波天文台”（LIGO）项目和发现引力波方面的贡献。
根据爱因斯坦的相对论，时空是可以弯曲的，有质量的物体在其中运动，就会产生引力波。这就好比石头丢进水里会产生水波，引力波因此常被称作“时空的涟漪”。但普通物体产生的这种引力波极为微弱，连爱因斯坦自己也认为很可能无法观测到。
2015年9月14日，LIGO项目终于探测到来自于13亿光年前一个双黑洞系统合并的引力波信号。
通过分析引力波信号，我们可以判断出遥远宇宙中发生了什么。至于引力波在实际生活中有什么应用，科学家说，包括时空旅行这样的科幻设想还早得很，而利用引力波的宇宙通信目前来看也很遥远。不过引力波的发现无疑打开了一扇新的大门，给未来增加了更多新的可能。（据新华社）
