2017诺奖揭秘生物钟，大功臣竟是科学队长吉祥物——果蝇！

10月2日，2017年诺贝尔生理学或医学奖授予杰弗理·霍尔（Jeffrey C Hall）、迈克尔·罗斯巴希（Michael Rosbash）、迈克尔·杨（Michael W Young）。一百多年来，科学家们因研究果蝇而获1933、1947、1995和2011年四次诺贝尔奖。2017年诺贝尔生理学或医学奖，让果蝇再度引人瞩目。

果蝇是生命科学研究领域非常重要的基础性昆虫，算上刚刚揭晓的奖项，果蝇已经获得五次诺贝奖啦！

果蝇又立了大功啦！

先了解一下今年诺奖为什么给有关生物钟的研究。以下是2017年10月2日《知识分子》联合主编饶毅教授撰写《勇气与运气：生物钟分子研究》，深度解析今年诺奖的文章中关于果蝇的论述。

生物钟是生物体内周而复始的节律，如人们熟知的：动物的昼行夜伏、植物的春华秋实…。常见的近24小时昼夜节律（circadian rhythm）是典型的生物钟之一。生物钟现象看似简单，其实不尽然。人们熟知的向日葵朝向太阳，并非每天太阳先出来、向日葵后转向，而是向日葵先朝向、而后才有太阳姗姗来迟。

生物钟的本质难以入手，研究不容易。人们用电生理方法研究而不得入门，1971年从果蝇的一个基因出发开启了生物钟的基因研究，23年后才发现哺乳动物第一个生物钟基因的突变，26年后明确哺乳类的生物钟基因与果蝇的类似，30年后才发现同果蝇一样的基因也控制人类生物钟。

驱动生物钟的内在机理随着一个一个基因的发现和研究，逐渐明朗，从果蝇到人存在同样一批控制生物钟的基因，它们编码的蛋白质合作共事，节律性地调节细胞内的基因转录，都采用了负反馈模式，并与光和温度等外界因素协调，从而对应于地球自转的近24小时节律。

研究生物钟最重要的六位科学家都在美国，其中五位研究果蝇，一位研究小鼠。加州理工学院的Seymour Benzer（1921-2007）和Ronald Konopka（1947-2015）开创生物钟的基因研究，发现第一个生物钟基因period（per）。两个团队克隆per基因：洛克菲勒大学的Michael Young（1949-）领导的实验室，Brandeis大学的Michael Rosbash（1944-）和Jeffrey Hall（1945-）两个实验室合作的团队，他们都还发现调控生物钟的更多基因。哺乳类生物钟基因研究的突破来自当时在美国西北大学、现在西南医学中心的Joseph S Takahashi（高桥,1951-）。

生命科学研究为什么偏爱果蝇？

在20世纪生命科学发展的历史长河中，果蝇扮演了十分重要的角色，是十分活跃的模型生物。遗传学的研究、发育的基因调控的研究、各类神经疾病的研究、帕金森氏病、老年痴呆症、药物成瘾和酒精中毒、衰老与长寿、学习记忆与某些认知行为的研究等都有果蝇的“身影”。

果蝇用于科学研究，是因为自身有很多“优点”。果蝇类昆虫与人类一样分布于全世界，广泛分布于世界各温带地区，果蝇以发酵烂水果上的酵母为食，并且在人类的居室内过冬。另外，是饲养容易，用一只牛奶瓶，放一些捣烂的柿子，就可以饲养数百甚至上千只果蝇。第二是繁殖快，在25℃左右温度下十天左右就繁殖一代，一只雌果蝇一代能繁殖数百只。果蝇具有生活周期短、容易饲养、繁殖力强、染色体数目少而易于观察等特点，因而是遗传学研究的最佳材料。

孟德尔以豌豆为实验材料，一年才种植一代。摩尔根最初以小鼠和鸽子为实验动物研究遗传学，效果也不理想。后来经人介绍，摩尔根于1908年开始饲养果蝇。1908年由天才的遗传学家摩尔根把它带上了遗传学研究的历史舞台，约在此后30年的时间中，果蝇成为经典遗传学的“主角”。

科学家不仅用果蝇证实了孟德尔定律，而且发现了果蝇白眼突变的性连锁遗传，提出了基因在染色体上直线排列以及连锁交换定律。摩尔根1933年因此被授予诺贝尔奖。1946年，摩尔根的学生，被誉为“果蝇的突变大师”的米勒，证明X射线能使果蝇的突变率提高150倍，因而成为诺贝尔奖获得者。在近代发育生物学研究领域中，果蝇的发生遗传学独领风骚。1995年，诺贝尔奖再次授予三位在果蝇研究中辛勤耕耘的科学家。Edward B. Lewis（美国），Christiane Nüsslein-Volhard（德国），Eric F. Wieschaus（美国），因发现早期胚胎发育中的遗传调控机理而获奖。

果蝇为进一步阐明基因－神经（脑）－行为之间关系的研究提供了理想的动物模型。专家认为，近一个世纪以来，果蝇遗传学在各个层次的研究中积累了十分丰富的资料。人们对它的遗传背景有着比其他生物更全面更深入的了解。作为经典的模式生物，果蝇在21世纪的遗传学研究中将发挥更加巨大而不可替代的作用。

人体生物钟与健康

我们都知道，所有生物都有自己的“生物钟”。生物钟帮助我们适应昼夜的更替、季节的变化。如果我们体内的生物钟发生紊乱，就会生病。

这3位科学家花了30年的时间探索生物钟的奥秘，找到了操控生物体昼夜节律的分子机制，解释了植物、动物和人类如何适应自身的生物节律，以保持与地球的转动同步。

他们发现生物体内周期基因的核糖核酸和蛋白会在夜里不断积累，浓度升高，之后在后半夜逐渐分解，到清晨时浓度降低。

这些研究跟我们养生有什么关系呢？

传统养生学认为，人体在夜里”阴“会生长。如果晚上不好好休息，就会“阴”虚。而”阴“是什么呢？如果说”阳“是能量，”阴”就是营养，所以滋阴的食物往往都是营养丰富的，含有蛋白质和多糖的。 

科学家所发现的在生物体脑内周期基因的蛋白等物质，夜晚升高，清晨降低，与老祖先所发现的“阴”，有没有一定的联系呢？

除了昼夜节律，人体一年四季的生理节律又是由什么所控制的呢？

这些问题，留给未来的科学家们去探索吧。

作为普通人，我们只要时常提醒自己，在我们的身体内有一个“时钟”，它与天地的运行保持着同步。如果我们顺着这种自然节律来过日子，顺时生活，就能活得更健康。

本文由本网综合编辑。