賓夕法尼亞大學(xué)的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，小鼠發(fā)育過程中缺乏一個(gè)關(guān)鍵的生物鐘基因會(huì)顯著加速衰老和縮短壽命，但如果基因敲除發(fā)生在出生以后就不會(huì)有這樣的效果。這項(xiàng)研究發(fā)表在二月三日的Science Translational Medicine雜志上。

Garret A. FitzGerald領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了只在成年后缺失BMAL1的條件性敲除小鼠，并將這些小鼠與發(fā)育時(shí)缺乏BMAL1的常規(guī)敲除小鼠進(jìn)行比較。研究顯示，這兩種小鼠的生物鐘都出現(xiàn)癱瘓，基因表達(dá)、行為和血壓?jiǎn)适д５墓?jié)律。常規(guī)BMAL1敲除會(huì)顯著加速小鼠衰老，縮短它們的壽命。但條件性BMAL1敲除小鼠的壽命、生育力和一些衰老指標(biāo)仍保持正常。

進(jìn)一步研究表明，常規(guī)BMAL1敲除改變了許多非生物鐘基因的表達(dá)。“雖然Bmal1基因很早就有表達(dá)，但它的表達(dá)水平直到發(fā)育后期才開始振蕩。因此，在發(fā)育早期刪除這個(gè)基因會(huì)產(chǎn)生與生物鐘無關(guān)的脫靶效應(yīng)，”文章第一作者Guangrui Yang博士說。常規(guī)BMAL1敲除被廣泛用于生物鐘的功能研究，研究人員的發(fā)現(xiàn)將促使人們反思這類研究得出的結(jié)論。

“Bmal1表達(dá)時(shí)機(jī)對(duì)小鼠壽命的重要影響，讓我們不禁想起了Barker假說。該假說認(rèn)為胎兒所處的環(huán)境會(huì)影響其出生后的健康和壽命，”FitzGerald說。“人們普遍認(rèn)為Barker假說反映了母體環(huán)境對(duì)胎兒的表觀遺傳學(xué)影響，比如吸煙、酗酒或環(huán)境毒素。從我們的發(fā)現(xiàn)來看，這些環(huán)境因素出現(xiàn)的時(shí)機(jī)對(duì)胎兒也很重要。”

為了適應(yīng)地球自轉(zhuǎn)引起的晝夜改變，地球生物會(huì)通過生物鐘調(diào)控自己的活動(dòng)。生物鐘周期與地球自轉(zhuǎn)周期相符，大約是24小時(shí)。那么，這個(gè)周期到底是怎樣決定并執(zhí)行下來的呢？2015年6月Science雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究表明，地球的自轉(zhuǎn)周期（24小時(shí)）銘刻在生物鐘蛋白KaiC的原子結(jié)構(gòu)上。這種蛋白在藍(lán)藻中表達(dá)，是直徑10 nm的小分子。

2014年11月斯坦福大學(xué)的科學(xué)家們?cè)?span lang="EN-US">Science發(fā)表文章指出，當(dāng)晝夜節(jié)律被破壞時(shí)大腦的視交叉上核（SCN）會(huì)干擾學(xué)習(xí)和記憶能力。SCN含有控制哺乳動(dòng)物晝夜節(jié)律的生物鐘，研究人員發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)和記憶中起到了重要作用。他們切除了受損的SCN，結(jié)果使倉鼠的記憶能力完全恢復(fù)。

眾所周知，生物鐘是很難抗拒的。舉例來說，跨越多個(gè)時(shí)區(qū)的長(zhǎng)途飛行會(huì)導(dǎo)致痛苦的時(shí)差反應(yīng)。Science Translational Medicine雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究顯示，改變生物鐘也許并沒有那么困難，我們只需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間喝一杯咖啡。研究人員指出，在上床睡覺前幾個(gè)小時(shí)攝入咖啡因，會(huì)使生物鐘延遲半個(gè)多小時(shí)，甚至導(dǎo)致第二天也難以入睡。