一項遺傳學研究證實了觀察研究長期以來的觀點，研究表明生理時鐘會按部就班地跳動，即使動物處於冬眠狀態也是如此。更重要的是，它們的晝夜節律與我們的晝夜節律如出一轍，而這些熊（Ursus arctos horribilis）卻可以在黑暗中冬眠四到七個月，而且除了體重減輕多達30% 之外，幾乎沒有任何不良反應。

華盛頓州立大學（WSU）的科學家認為，這些”極端輪班工人”令人印象深刻的生理機能可能為人類如何更好地應對晝夜節律紊亂提供了線索。晝夜節律失調與心臟病、免疫功能低下、糖尿病和肥胖等代謝性疾病、中風、癌症和早逝有關，在輪班工人中更為普遍。

研究人員發現，冬眠的黑熊即使幾個月沒有進食，其能量產生也每天都在波動。在冬眠期間，它們的能量高峰被抑制了，高點出現在一天中比動物活動時更晚的時間，但它們仍然清楚地表明晝夜節律得到了維持，而不是暫停。

“這強調了晝夜節律本身的重要性–晝夜節律使生物體在像冬眠的熊這樣極端的狀態下仍能靈活地運作，”資深作者、西悉尼大學綜合生理學和神經科學系教授海科-揚森（Heiko Jansen）說。

研究小組認為，了解黑熊如何在數月不進食、幾乎不活動的情況下大量增重，而不會對健康造成不良影響，可以為人類療法打開一扇大門。黑熊的體重可能會減少多達100 磅（45 公斤），但它們的肌肉幾乎沒有流失，骨骼沒有退化，也沒有引發新陳代謝疾病。

在這項研究中，研究人員從細胞層面研究了動物體內時鐘的表達。研究人員採集了六頭黑熊在活動期和冬眠期的細胞樣本進行培養。冬眠期動物的體溫通常較低，約為34 °C（93.2 °F），研究人員將從冬眠期動物身上提取的細胞與活動期提取的細胞進行了比較，活動期動物的體溫約為37 ° C（98.6 °F）。

他們的發現證實了晝夜節律活動，冬眠動物細胞中有數千個基因有節律地表達。這表明，三磷酸腺苷（ATP），即人體細胞的能量，是以24 小時為週期產生的，儘管峰值和谷值都較低。

如前所述，能量輸出峰值出現的時間也比動物活動時晚，這表明熊在冬眠期間改變了晝夜節律，以降低維持”電池”運轉的成本。正因為如此，它們可以在數月不進食的情況下繼續燃燒足夠的燃料為身體提供能量，而且不會出現有害健康的問題。

「這就像設定恆溫器一樣，」揚森說。”如果你想節省一些能量，你就把恆溫器調低，這基本上就是熊正在做的事情。”

在西雪梨大學黑熊中心觀察冬眠動物時，研究人員也注意到，即使光照條件保持不變，動物在一天中的某些時段也會更加活躍。這些活動的增加與冬眠動物的細胞產生ATP 的高峰期相對應。

他補充說：”它們利用了抑制晝夜節律的能力，但並沒有阻止時鐘運行。這是一種非常新穎的微調動物新陳代謝過程和能量消耗的方法。”

研究人員認為，利用這種能力可能有助於人類應對需要在”生物”夜間工作、白天睡覺的時間表。

據估計，14%的勞動力都要在夜間工作，人們越來越關注維持這樣的工作時間對人類健康的危害，尤其是慢性疾病、意外事故、生活品質低落和醫療成本等方面。

如果科學家能夠研究如何讓我們自己的內在時鐘比普通熊更聰明，那麼消除有害健康影響的潛力將是巨大的。

在最近長達十年的另一項研究中，科學家發現熊在冬眠期間也會產生一種獨特的抗凝血蛋白，以保護它們免受長期不動的風險。

這項研究發表在《比較生理學期刊B》（Journal of Comparative Physiology B）。