▎学术经纬/报道
熬过夜的人都有体会，哪怕有强大的“意志”支撑，体内的生物钟会让我们在深夜想要睡觉、必须睡觉。很多研究得出证据，经常日夜颠倒的人新陈代谢会发生紊乱，危害健康。
顶尖学术期刊《细胞》最近一期上以背靠背的两篇论文证实，感知昼夜光线变化并调节代谢、行使功能的生物钟实际上遍布全身。换句话说，当你深夜还盯着电脑屏幕或手机，连你的肝脏、你的皮肤也能检测到你正日夜颠倒。而这些被打乱节律的器官有可能让机体更容易出现健康问题。
人体生物钟的“主时钟”位于脑中的下丘脑，感知24小时内昼夜光线的变化，调节全身的生理机能。不过，在中枢神经系统以外，过去二十年里科学家们也发现，外周的各个器官，比如皮肤、内脏等也有生物钟，细胞内的一些基因会在24小时内出现表达水平的起伏。
但外周时钟是完全听命于主时钟从而达到同步，还是有独立的功能？为了找出实验证据，来自美国加州大学尔湾分校（UCI）和西班牙巴塞罗那生物医学研究所的科学家们组成联合团队，试着分别让两个器官的生物钟独立启动。
▲Paolo Sassone-Corsi教授是这两项研究的通讯作者之一，他的早期工作发现生物钟受到多种因素的影响（图片来源：UCI医学院官网；Credit： Penny Lee）
研究者首先构建了一类特别的小鼠，它们体内缺少一个重要的基因Bmal1。在生物钟的细胞水平上，这是一个关键的转录因子，调节着与昼夜节律有关的诸多基因的表达。因此，全身各个组织缺少BMAL1的动物，生物钟悉数停摆，进食睡眠都没有规律，相应地它们长得瘦小虚弱，并且早衰。
在此基础上，科学家们分别恢复了肝脏和皮肤中BMAL1的表达。然后，把生物钟正常的小鼠、全身缺少生物钟的小鼠、以及单个器官恢复生物钟的小鼠放在一起比较。
▲构建全身生物钟缺陷小鼠和仅有皮肤生物钟的小鼠示意图（图片来源：Cell）
当这些动物处于标准的12小时白昼、12小时黑夜的环境中，研究人员检测了它们的基因表达。没想到，那些只有皮肤或肝脏存在生物钟的小鼠，尽管缺乏主时钟的调节，相应组织细胞中一部分基因也可以像正常情况下那样，随着光线变化而出现表达水平的变化，只是起伏的程度有所减弱。
不仅如此，代谢产物的分析结果显示，在肝脏生物钟的独立运作下，肝脏还会自主执行一部分关键的代谢功能。例如，碳水化合物和氨基酸的代谢，糖原转换。在正常小鼠肝脏中出现节律改变的200个代谢物中，有将近1/5也会在仅有肝脏生物钟的小鼠中保留。
▲在肝脏生物钟的作用下，肝脏自主代谢保留了一部分有昼夜节律的功能（图片来源：Cell）
而从皮肤保留了生物钟的小鼠身上，研究人员则观察到，表皮的细胞更新等功能在生物钟作用下得到挽留，皮肤早衰的现象有所减缓。
但是，当研究者让小鼠处于24小时持续黑暗的环境中时，随着光线变化的消失，皮肤和肝脏的生物钟都会随之停止工作。也就是说，出于某种目前还不明确的机制，皮肤和肝脏的生物钟能够检测光线的变化！
▲肝脏生物钟受到昼夜光线变化的调节，在持续黑夜的环境下生物钟停摆（图片来源：Cell）
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