虽然笔者的博士课题方向并不是生物节律，但是作为科学界最具规模最具影响力的“八卦”盛事，诺贝尔奖是非常值得为其通宵熬夜的。不多废话，请大家瞻仰一下今年生理学或医学的获奖人：
2017年诺贝尔生理学或医学奖授予Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash 和 Michael W. Young，以彰其在昼夜节律的分子机制方面的发现。（www.nobelprize.org）
为了避免混乱，这里就不对人名进行翻译，好在三位先生的名字也并不难记。下面就来看我们的获奖人大起底：
Jeffrey C. Hall
（出自PNAS. 102: 16547–16549. PMC 1283854）
Jeffrey C. Hall，美国遗传学家和时间生物学家。布兰迪斯大学教授，专注于研究黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）的行为学和神经学。
1945年，Hall生于美国纽约布鲁克林。高中时期的他本想成为一名医生，然而在本科阶段，他发现了对生物学的浓厚兴趣，随即放弃了医生这一高地位高收入的理想职业。
1971年，Hall从华盛顿大学（University of Washington）获得遗传学博士学位，毕业后师从Seymour Benzer（另一位昼夜节律领域的大牛，已故）在加州理工学院做博士后。
三年后，他获得了布兰迪斯大学（Brandeis University）的助教职位。从本科起直到退休，Hall 都在研究果蝇求偶和行为节律的神经学机制，由此揭示了生物钟的关键机制和神经系统中性别分化的基础。
2003年，Hall获得了美国遗传学会奖章，并于同年入选美国科学院。
Hall教授的最后一篇综述文章发表于2008年，现已退休，想必此次诺奖的颁发会让老人的生活再起波澜。
Michael Rosbash
（摄影/Mike Lovett，来自www.brandeis.edu）
Michael Rosbash，美国遗传学家和时间生物学家，即是霍华德·休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute）研究员，又是布兰迪斯大学教授，为 Hall的同事。
Rosbash于1944年生于密苏里州堪萨斯市，本科期间对数学感兴趣的他却因为加州理工学院（California Institute of Technology）的一门生物课程而醉心于生物学研究。
1965年从加州理工取得化学学位之后，Rosbash又于1970年从麻省理工学院获得生物物理学博士学位。
Rosbash同样于1974年获得布兰迪斯大学的教职，并在2003年入选美国科学院。
Rosbash教授的贡献主要在于克隆出周期基因（period gene，PER）并鉴定出其他多个果蝇中与节律相关的基因，并且提出了生物钟的“转录翻译负反馈调控”理论。
Michael W. Young
（来自www.rockefeller.edu）
Michael W. Young，美国遗传学家，洛克菲勒大学教授。
1949年，Young出生于美国佛罗里达州迈阿密。他的双亲都不从事科学工作，却非常支持孩子在科学方面的兴趣。
1975年，Young 从德克萨斯大学奥斯汀分校获得博士学位。在读博期间，他开始对果蝇产生浓厚兴趣，而另外两位科学家Ron Konopka 和Seymour Benzer关于昼夜节律突变果蝇的研究，直接引领他致力于周期基因的克隆工作。
经历了两年在斯坦福大学医学院（Stanford University School of Medicine）的博士后研究，1978年Young成为洛克菲勒大学的助理教授，而后在1988年获得教授职位。
2007年，Young教授当选美国科学院院士。Young教授的主要贡献在于阐明了周期基因的功能，以及在果蝇睡眠周期中的作用。另外，他还发现了“timeless”（无时间）和“doubletime”（双倍时间 ）两个基因，其编码的蛋白同样在昼夜节律中起到重要作用。
以上就是三位诺奖获得者的经历。有没有感受到大牛科学家一路开挂的人生轨迹？
没关系，虽然我们得不了诺奖，至少还可以学习一下获奖的研究内容。想要突破外行看热闹的层面而初窥门径吗？且看下面分解——
什么是昼夜节律
如果只能用一个例子来说明什么是昼夜节律，那就是“倒时差”。
在中国，我们（基本）遵循着日出而作日落而息的规律。但是当我们坐了13个小时的飞机落到地球的另一端，就会发现，尽管这里日出日落比起国内相差了12个小时左右，但是在落地之后的一段时间内，我们的清醒和困倦仍然遵循着国内的时间表。你会在艳阳高照的下午眼皮灌铅，也会在伸手不见五指的半夜目光炯炯。
说好的早睡早起怎么变成昼伏夜出了呢？
其实这就是你身体里的生物钟遵循了本身的节律，而暂时性地背叛了日照。调控你身体里生物钟的机制，就是本次诺奖的研究，昼夜节律。
获奖人发现了什么
简单来说，三位科学家就是发现了细胞是如何精确调控约为24小时的昼夜节律的。
研究始于1970年代，两位我们上面提到却没有详细介绍的科学家Seymour Benzer 和他的学生 Ronald Konopka研究发现，一个未知基因的突变体可以使果蝇丧失昼夜节律，他们将这个基因命名为周期基因（period gene）。
在今年的三位获奖人手中，周期基因的序列由未知变成了已知。
然而它是如何调控节律的？
Jeffrey C. Hall和 Michael Rosbash两位教授发现，周期基因制造出的叫做PER的蛋白质会在夜间堆积在细胞核中，而在白天则遭到降解。
这样一个堆积-降解的周期大约就是24小时，正好是一天的时间。堆积在细胞核中的PER蛋白阻碍细胞继续制造它本身，直到夜晚结束，堆积的PER蛋白被降解，制造重新启动。这样一个蛋白对其本身的制造进行负向调控的机理，就叫做“转录翻译负反馈调控”。
（图片来自www.nobelprize.org， 有改动）
高中生物课上我们学过，蛋白质是在细胞质中进行制造的。这条准则同样适用于PER蛋白。
然而，PER蛋白是如何堆积在细胞核中的？
这时候就轮到Michael W. Young教授出场，他发现了另外一个叫做“timeless”（无时间）的基因，其制造的蛋白质TIM帮助PER蛋白从细胞质转移到细胞核。确切地说，TIM和PER是互相帮助，共通入核，缺一不可的。
此外，TIM蛋白还具备一个非常重要的能力，即根据光照重置生物钟的功能。
Young教授和其他研究人员共同发现，TIM蛋白在光照下会被迅速分解，从而调节PER蛋白的入核和堆积，对生物钟进行重置。就是说，如果你飞到地球另一端，过段时间自然会适应当地的日出日落，这就要感谢你体内有TIM功能的蛋白。
好的，昼夜更替的问题解决了，然而细胞是如何控制其频率的？
我们上面说的Young教授发现的另一个基因“doubletime”（双倍时间）就是这个问题的关键。
简单来讲，这个基因可以制造一个叫做DBT的蛋白质，它作为一个激酶，可以给没有与TIM结合的PER蛋白上装一个磷酸基团，促进落单的PER蛋白的降解。而PER蛋白的降解速度就精确调控了昼夜节律的频率。
这个诺奖级发现有什么用
这项研究虽然是在果蝇中完成的，但是生物节律却是从植物到人类中普遍存在的现象。在生物从单细胞进化到复杂哺乳动物的过程中，有一些基因或多或少地保留了它本身的样子，使得有着共同祖先的生物共享一些基因序列，至少是相似功能的蛋白质，即同源基因或蛋白质。
人类和果蝇虽然千差万别，但却仍然拥有不少同源基因，例如此次的period基因和doubletime基因。
而人类中有一种遗传性疾病“睡眠时相前移综合症”(Advanced sleep phase disorder，ASPD)，其患者的睡眠期间会较普通人前移，大约在晚上6点到8点入睡，凌晨3点醒来。2001年的一项研究发现，ASPD的致病机理，就是病人的hPer2（period基因的同源物）发生了突变，使得人体内的PER蛋白无法被DBT蛋白正常修饰降解。了解了致病机理，疾病治疗手段的开发也是指日可待。
昼夜节律不仅控制着睡眠，还控制着人类的进食规律、激素分泌、血压和体温等等。这些被我们的身体默默地精确调控的过程，还有待人类进一步的理解。在理解的基础上，这些发现终将造福人类的生活。
（图片来自www.nobelprize.org， 有改动）
最后再让我们深入记忆一下今年的诺贝尔生理医学奖的话题：
（请带着宣读结婚誓言的庄重来重读这句话，你将体会到短短两行字带来的并不只是一个新闻标题，而是三位科学家和身后众多科学工作者数十年如一日的专注投入：）
2017年诺贝尔生理学或医学奖授予Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash 和 Michael W. Young，以彰其在昼夜节律的分子机制方面的发现。
参考文献：
1. https://en.wikipedia.org/wiki/Jeffrey_C._Hall
2. https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_Rosbash
3. https://en.wikipedia.org/wiki/Michael_W._Young
4. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2017/press.html
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