2017 年诺贝尔生理及医学奖，给了发现「生物钟」机制的人

2017 年的诺贝尔生理学及医学奖公布。

今年的获奖者是来自美国的 Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash 和 Michael W. Young 三位科学家。他们是因为「发现控制昼夜节律的分子机制」的研究而获奖。

简单地说，就是这三位科学家发现了：动物身体里的生物钟是怎么运作的。

生物钟的原理是什么？

所有生物都有自己的休憩规律：人类晚上出现倦意、猫头鹰昼伏夜出、植株白天开放晚间收拢……我们通常称这些昼夜节律叫「生物钟」。

虽然这种现象很常见，但关于其本质及运作模式一直让人捉摸不透。

直到美国科学的著名「怪老头」西摩 · 本泽尔（Seymour Benzer）采用技术干预，观察果蝇体内基因的方式，研究其导致的各种遗传学变化。

1971 年，西摩发现，果蝇体内存在一种突变的基因，能够改变其「生物钟」，当这种基因出现变异，果蝇的生物钟就会变快、变慢，甚至关闭。这个基因命名为 period 基因——即周期基因，简称「the per」。

虽然这一发现没有解释生物钟如何运作，但是这一工作是后续开启生物节律研究领域的关键一步。在西摩启发下，多名研究者沿着他开辟的道路走了下去。

而做出最主要贡献的，就是这次获奖的三位诺奖得奖者：

2017 年诺贝尔生理学及医学奖获得者

如何证明生物钟？

证明「生物钟」的分子机制总共有三步：

第一步：

1984 年， Jeffrey C. Hall，Michael Rosbash 和 Michael W. Young 三位科学家，先后独立克隆出周期基因「the per」，这是第一次证实了西摩 · 本泽尔的研究。

第二步：

Jeffrey Hall 和 Michael Rosbash 在复制出「the per」的基础上，发现果蝇体内周期基因的核糖核酸（mRNA）和蛋白水平呈昼夜节律性变动──它们在早晨浓度较低，而夜晚浓度升高。

为什么它们的浓度会发生变化呢？

原来，「the per」基因编码的蛋白质「 PER 」在夜间积累而在白天降解。PER 蛋白水平在 24 小时中变化，与昼夜规律同步。

第三步：

也是最关键的一步， Michael W. Young 的实验室在 1994 年发现了另一个核心生物钟基因 Timeless （tim）。

它产生的表达产物 TIM 蛋白，对 PER 蛋白的表达有着重要的补充调节作用。 

结论：

结合三个人的工作，他们最终提出完善的「生物节律」的假说：

「the per」基因表达的蛋白质 PER，通过对自身的表达抑制，产生 24 小时生物节律，而 tim 基因起到了修正及调控的作用。

目前已经证明这一「生物节律」不仅仅对于果蝇有效，而且对于所有有机体都是有效的。

这也是第一次，从基因层面证实了「生物节律」是如何运行的。

在 30 年之后，他们三人因为这项工作共同获得了诺贝尔生理学及医学奖。

为科学研究做出巨大贡献的果蝇

这也是「它」作为研究对象第七次获奖

生物钟的研究意义

生物节律的研究意义到底是什么？仅仅是简单搞清楚为什么到了晚上就打瞌睡吗？

不，除了这些之外，生物钟其实有着更为广泛的应用。

以人类为例，生物钟除了最明显的调节我们的睡眠之外还和我们的多项生理活动密切相关。

比如说血压，每天人不同时间段的血压时不同的，而血压的调节，正是和生物节律是密切相关的。

还有体温，随着 24 小时节律的变化，人类的体温也会进行相应的改变。

不止这些，还有激素分泌释放，人体各项机能的调节，这些都是和生物节律密切相关的。

当然，网上流传那些「人体 24 小时器官排毒节律」，和我们所说的生物节律 完全！不！是！一！回！事！！！

目前我们对于人体生物节律的研究还很浅显，还需要更深入的研究。而这些，都起源于 30 年前这几位科学家的贡献。

生物节律对于人体的影响

诺奖为什么给它？

诺贝尔医学奖可能是所有诺贝尔奖中竞争最激烈，最不好猜的奖项了。根据今年诺贝尔奖官网的数据，今年仅仅是医学奖就有超过 361 名科学家被提名。

提名从上一年开始就进行，而一直到颁奖前两个小时，颁奖委员会才会投票选出最后的赢家。

诺贝尔奖选拔流程

总结最近的 5～10 年诺贝尔医学奖的颁布，我们可以发现，尽管获奖者其主要集中在肿瘤、干细胞、机体细胞机制等医学前沿进展的领域，但并不是意味着最新最好的发明发现就一定能获奖。

最关键的，是这项发现能多大程度上对整个人类做出贡献，而今年「生物节律的分子机制研究」的得奖，在某种程度上也是顺应这一理念。

而这，也许正是回归了诺贝尔设定这一奖项的本意。