熬過夜的人都有體會，哪怕有強大的“意志”支撐，體內的生物鐘會讓我們在深夜想要睡覺、必須睡覺。很多研究得出證據，經常日夜顛倒的人新陳代謝會發生紊亂，危害健康。頂尖學術期刊《細胞》最近一期上以背靠背的兩篇論文證實，感知晝夜光線變化並調節代謝、行使功能的生物鐘實際上遍布全身。

換句話說，當你深夜還盯著電腦屏幕或手機，連你的肝臟、你的皮膚也能檢測到你正日夜顛倒。而這些被打亂節律的器官有可能讓機體更容易出現健康問題。

人體生物鐘的“主時鐘”位於腦中的下丘腦，感知24小時內晝夜光線的變化，調節全身的生理機能。不過，在中樞神經系統以外，過去二十年里科學家們也發現，外周的各個器官，比如皮膚、內臟等也有生物鐘，細胞內的一些基因會在24小時內出現表達水平的起伏。

但外周時鐘是完全聽命於主時鐘從而達到同步，還是有獨立的功能？為了找出實驗證據，來自美國加州大學爾灣分校（UCI）和西班牙巴塞羅那生物醫學研究所的科學家們組成聯合團隊，試著分別讓兩個器官的生物鐘獨立啟動。

▲Paolo Sassone-Corsi教授是這兩項研究的通訊作者之一，他的早期工作發現生物鐘受到多種因素的影響（圖片來源：UCI醫學院官網；Credit： Penny Lee）

研究者首先構建了一類特別的小鼠，它們體內缺少一個重要的基因Bmal1。在生物鐘的細胞水平上，這是一個關鍵的轉錄因子，調節著與晝夜節律有關的諸多基因的表達。因此，全身各個組織缺少BMAL1的動物，生物鐘悉數停擺，進食睡眠都沒有規律，相應地它們長得瘦小虛弱，並且早衰。

在此基礎上，科學家們分別恢復了肝臟和皮膚中BMAL1的表達。然後，把生物鍾正常的小鼠、全身缺少生物鐘的小鼠、以及單個器官恢復生物鐘的小鼠放在一起比較。

▲構建全身生物鐘缺陷小鼠和僅有皮膚生物鐘的小鼠示意圖（圖片來源：Cell）

當這些動物處於標準的12小時白晝、12小時黑夜的環境中，研究人員檢測了它們的基因表達。沒想到，那些只有皮膚或肝臟存在生物鐘的小鼠，儘管缺乏主時鐘的調節，相應組織細胞中一部分基因也可以像正常情況下那樣，隨著光線變化而出現表達水平的變化，只是起伏的程度有所減弱。

不僅如此，代謝產物的分析結果顯示，在肝臟生物鐘的獨立運作下，肝臟還會自主執行一部分關鍵的代謝功能。例如，碳水化合物和氨基酸的代謝，糖原轉換。在正常小鼠肝臟中出現節律改變的200個代謝物中，有將近1/5也會在僅有肝臟生物鐘的小鼠中保留。

▲在肝臟生物鐘的作用下，肝臟自主代謝保留了一部分有晝夜節律的功能（圖片來源：Cell）

而從皮膚保留了生物鐘的小鼠身上，研究人員則觀察到，表皮的細胞更新等功能在生物鐘作用下得到挽留，皮膚早衰的現像有所減緩。

但是，當研究者讓小鼠處於24小時持續黑暗的環境中時，隨著光線變化的消失，皮膚和肝臟的生物鐘都會隨之停止工作。也就是說，出於某種目前還不明確的機制，皮膚和肝臟的生物鐘能夠檢測光線的變化！

▲肝臟生物鐘受到晝夜光線變化的調節，在持續黑夜的環境下生物鐘停擺（圖片來源：Cell）

“結果讓我們很驚訝！”通訊作者之一、UCI的Sassone-Corsi教授說，“誰也沒想到，肝臟和皮膚可以直接受到光線的調節。”

借助這套小鼠模型，接下來這個國際團隊還計劃逐步探究其他器官的生物鐘，並觀察不同器官之間如何交流，“破解代謝途徑如何控制晝夜節律、衰老進程和整體健康”。

過去關於晝夜節律的很多研究已表明，睡眠剝奪、飲食、運動等因素都會調整人體生物鐘。“現代生活方式很容易打亂人的正常生理節奏，引起抑鬱、過敏、早衰、癌症等健康問題。”Sassone-Corsi教授最後補充，“進一步的小鼠實驗或許可以幫我們找到讓人體內在生物鐘’不那麼失調’的辦法。”

我們期待補救和改善的辦法早日問世，幫助晝夜節律被打亂的人——比如跨時區旅行、值夜班的人。不過在此之前，我們日常還是可以盡量保持良好的生活習慣，比如，睡前不要讓電腦、手機的屏幕光線來干擾我們的生物鐘。