13岁小姑娘挑战“分秒不差”

           ---议生物钟机理的科学性和时效性

                        都世民

                    “挑战不可能”

2015-12-12日，央视二套播放一个节目。来自贵州遵义的一位13岁小姑娘，大方地走上央视舞台，她要挑战“分秒不差”。这是什么概念？当主持人问挑战者准备好了吗？挑战者回答：“准备好了”！台上有毫米级计时器，挑战者手一离开可触摸计时器，计时立即开始。由三评委选定时间。

一开始，挑战秒级。选是48秒，她的回签完全正确。后来提升到分秒级，要求误差不超过正负0.5秒。第一次评委选定3分55秒。在实验途中，机器突发故障，小姑娘从台上掉落下。不知是有意还是无意这么做。

实验重新开始，这次测定时差8秒多。小姑娘说刚才受到惊吓，心情紧张，没有成功。

还有一次机会，这次是3分12秒，即192秒。她报出的值3分11.780秒，相差0.220秒。小姑娘挑战成功！

笔者在想，这一节目说明什么道理？主持人说是生物钟。是说明小姑娘生物钟精准吗！其他人都比不了。问题真的这么简单吗？其实不然。

            生物钟机理的科学性和时效性

笔者上百度网搜索“生物钟机理”。有以不解读：

1.生物钟是时间生物学的专门术语。泛指生物体内能够部分控制或维持其生物节律特征的固有机制。生物节律和生物钟是时间生物学研究的重要内容。两者具有现象与原因、形式与内容、功能与结构、受控与施控等多种关系。生物钟这个概念主要用以说明生物个体及个体以下各层次的生物节律的内部机制。（见百度词条）

2.1729年，法国科学家将一种白天张开的、晚上合上的树叶，从室外搬到地窖中，结果发现，在没有光照的地窖中，树叶依然开闭如同室外一样。

3.19世纪，英国科学家将不同时间开花的植物组成一个时钟，结果每天看花开花落，就可以知道时间。或许这就是“生物钟”的由来。 

4.孙中生博士说，人类最熟悉也是最普遍的生物钟莫过于日起夜睡。本世纪曾有科学家做过实验，将人关在没有阳光的地下室。每到吃饭的时间就去送饭，结果发现被试者的生物节律每天向后漂移1～2个小时。

这一试验说明时间的存在与太阳有关吗？

近日陈方培老教授发了一博文“ 如果时间不存在 ，......”http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=71626&do=blog&id=942312本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-71626-942312.html  此文来自科学网陈方培博客。笔者对这博客提了一个问题：

时间在地球上可以说明是存在的。时间、距离、速度是相关联的。如果距离除以速度保持相等时，时间是恒定的。地球上，时间是相对的。是相对太阳而言。如果在其它宇宙，太阳不见了，这时间又怎么界定？博主陈方培老教授回答(2015-12-10 13:11)：欢迎参加讨论。
“无论在日常生活或是在物理实验中，都可用钟表来测定时间。
没有太阳和地球，只要原子中存在周期运动，就可利用这个周期运动制出钟表来测定时间。”

我又给陈老先生请教一个问题：

在小宇宙{即人体)内，测量细胞放电时，这个时间无法用原子钟度量，这时时间如何界定？另外由纳米层面跨越到宏观层面时，这时间又如何在同一层面界定？

当物质碎化到比纳米更小时，这个尺度与光速之比值应该是时间。这个时间可看成趋近于零。再在这个层面讨论时间这个概念，实际上意味着时间等于零！很明显“时间”这个概念并不简单。

5.生物钟是遗传的，还是后天适应环境获得的？科学家还发现在哺乳动物中，上视交叉核(SCN)是主控生物节律的，一旦被破坏，动物便玩睡无度，失去了生物节律。

6.科学家还发现各种环境因素能够调节生物钟，其中最重要的环境因素是光线。实验证明光周期的改变能引起生物钟的改变。

7.科学家发现重置生物钟机理：英国科学家研究结果显示，酪蛋白激酶1ε（CK1ε）决定了人体生物钟，根据环境因素——例如光和温度——进行调节和重设的难易程度。研究人员在哺乳动物，包括人类的细胞和身体组织内都发现了生物钟。曼彻斯特大学生物学家David Bechtold博士说：“这些生物钟的核心是一组复杂的分子结构，它们对外界的反应能力使其始终拥有准确的计时功能。重要的是，我们的生物钟是通过对明和暗的感应，从而确保与环境保持同步。”http://www.cas.cn/xw/kjsm/gjdt/201404/t20140423_4099382.shtml

8.　生物钟又称生理钟。它是生物体内的一种无形的“时钟”，实际上是生物体生命活动的内在节律性，它是由生物体内的时间结构序所决定的。通过研究生物钟，目前已产生了时辰生物学、时辰药理学和时辰治疗学等新学科。

9.对生物节律的产生和受控机理的解释有外源论和内源沦两大派。外源论认为，生物体的生物节律是对来自宇宙信号的反应，从根本上接受外界调节，生物象日冕仪和电钟那样，要不断接受外界信号方能运转。内源论则强调生物节律的内在根据，认为生物节律本质上是自激节律，机体内有能够计时并控制自激节律的机制，命之为“钟”，建立超生物钟学说。

10.生物钟的解剖结构及定位研究有许多进展，如发现一种单核单细胞生物伞藻的眼点、蟑螂的咽下神经节、海生软体动物海兔的眼点和腹神经节有昼夜节律的起搏点，而脊椎动物的昼夜节律起搏点则位于下丘脑交叉上核、松果体、脑下垂体和肾上腺。

11.在同一生物体，往往同时存在多种形式的生物节律，一般认为（特别是在高等生物）生物体内并不存在着一个单一的时钟，而是存在着若干个分级关联的生物钟，构成统一的计时系统。

12.从生物体结构的不同层次提出的生物钟假说有：

（1）果蝇的昼夜节律基因钟；

（2）时辰子学说；

（3）RNA·蛋白质机制说；

（4）细胞膜离子转运生物钟说；

（5）翻译，膜偶联昼夜节律生物钟说等。

13.中医提出的子午流注、灵龟八法等理论，总结了运用人体生物钟诊治疾病的规律。

14.2014-09-18日，健康网报道：科学家发现了人体生物钟的工作原理，是两种基因——周期和隐花色素(基因)——使人体内所有细胞内的生物钟准时，在一天24小时内，保持适当的节奏，并且跟随季节变化。

在所有人类细胞中，有四种基因：隐花色素、周期、时钟和BMAL1，共同作用，控制着人体的血压变化、体温升降和休眠周期等生理活动的周期性变化。

15.在2010年，珊卡的实验室发现的一种叫做XPA的酶，能改变生物钟与时间24小时周期的同步性。

16.英美研究人员从基因入手，重新认识生物钟背后机理，研究结果颠覆传统理论。这一研究有望帮助治愈因生物钟紊乱引起的多种疾病。

17.位于下丘脑处的视交叉上核（SCN）是人体生物节律中心，“全盘掌控”生物钟。

18.传统理论认为，SCN神经元白天频繁发出电脉冲，而夜间发送速度放缓，使人白天精神，晚上乏累，形成规律的生理节奏。老鼠实验结果却显示，SCN神经元白天并不发出电脉冲信号，而是只在黄昏时分发出，在夜间则进入休眠状态。

19.研究人员发现，SCN由两种完全不同的细胞组成，只有含per1基因的“钟细胞”能发出电脉冲，“非钟细胞”却不能。英国曼彻斯特大学休·彼金斯博士接受英国《每日邮报》采访时说，大脑其他部分也可能存在这种per1基因，这使我们要重新认识大脑。《科学》杂志刊登了这一研究结果。

应当指出的是，植物人“钟细胞”是正常运转吗？人死时“钟细胞”会立即停止运转吗？科学家没有回答。另外，基因检测不是实时、无创检测无法说清这一问题？

20.对于生物钟如何响应温度的复杂机制，至今仍是一个谜。洛克菲勒物理和生物研究中心教授认为：

生物钟的齿轮——即基因的周期活动以及蛋白质的浓度——不会随着温度的变化而变化，因此生物钟的周期长度保持不变。”http://www.twwtn.com/information/26_297481.html

21.由蒙特利尔McGill 和Concordia 大学的研究人员们发表在2015年4月27日Nature Neuroscience上的一篇文章报道，当磷酸在大脑中和一个关键的蛋白相结合，人体的生物钟就会被重置。这个过程，即已知的磷酸化，是由光线所促发的。事实上，光线刺激了一种名为期蛋白的特殊蛋白合成，这种蛋白在生物钟重置钟起到了关键的作用，从而，将生物钟节律和日常周期环

以上是笔者搜索的生物钟各种解读，是从多视角获得多种解读。同一个宏观层面问题被这么多种说法解读，就科学性而言，那一种说法靠谱呢？是按时间顺序排，最新结果最正确吗？如果是这说明科学性是有时效性的。如果不能这样处理，就应该整合这么多解读。

为什么一个宏观问题在微纳层面研究时，总会出现多种解读，难道这一切正验证佛学所指出的：“色即是空，空即是色。”或者说明人的“心”找不到，可是“心”却在驱动人的意识、思维、精神，使答案不能唯一呢？