人体生物节律探秘复习课程.doc

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1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。人体生物节律探秘-人体生物节律探秘节律学术的由来：早在19世纪末，科学家就注意到了生物体具有“生命节律”的现象。上世纪初，德国内科医生威尔赫姆弗里斯和一位奥地利心理学家赫尔曼斯瓦波达，他们通过长期的临床观察，揭开了其中的奥秘。原来，在病人的病症、情感以及行为的起伏中，存在着一个以23天为周期的体力盛衰和以28天为周期的情绪波动。大约过了20年，奥地利因斯布鲁大学的阿尔弗雷特泰尔其尔教授，在研究了数百名高中和大学学生的考试成绩后，发现人的智力是以33天为波动周期的。于是，科学家们将体力、情绪与智力盛衰起伏

2、的周期性节奏，绘制出了三条波浪形的人体生物节律曲线图，被形象地喻为一曲优美的生命重奏。节律的生体机制：生物钟的位置到底在何处？传统的观点认为，生物钟应该存在于大脑中，但对于具体位置的说法却又各不相同。有人认为，生物钟的确切位置在下丘脑前端，视交叉上核内，该核通过视网膜感受外界的光与暗，使之和体内的时钟保持同一节奏。也有人认为，生物钟现象与体内的褪黑素有密切的关系，由于褪黑素是由松果腺所分泌，因此生物钟也应该位于松果体上。关于生物节律产生的原因，目前有三种主要的论点，即外界信息所导致的外源说、生物体内在因素决定的内源说和生物体与环境相互作用的综合说等。节律产生的原因：外源说认为，某些复杂的宇宙信

3、息是控制生命节律现象的动因。美国学者弗兰克布朗博士认为，人类对广泛的外界信息，如电场变化、地磁变化、重力场变化、宇宙射线，其他行星运动周期、光的变化、月球引力等极为敏感，这些变化的周期性，引起了人的生命节律的周期性。内源说认为，生命节律是由人体自身内在的因素决定的。对夜间活动的仓鼠的试验表明，在外界条件变化的情况下，如在与地球自转方向相反的条件下，仍然有相似的节律。人在恒温和与外界隔绝的地下，也表现出近似于24小时的节律，因此，人的生命节律是由人自身的因素造成的。综合说是人体与环境相互作用的理论。美国学者麦克林（PauIMaclean）等，发现脑的每一步进化都保留着原有部分，但其功能必须被新层

4、控制，同时具有新功能的新层又增殖出来。他认为人脑有三个层次，最外层是尼人智人进化的产物，是智力、想象力、辨别力的发源之地。新皮层下边是缘脑，这是从哺乳动物物遗传下来的，它控制着情感；缘脑的里边是爬行动物脑，是人的一些本能的，无意识的行为控制的。这多象古地层的沉积！这提示我们，每个有机体来源于同类的其他有机体，它不仅带有现存个体自身的过去的特征，而且带有它以前世代的历史特征。在物理系统中，通常只根据瞬间的诸条件来确定事件。例如，就一个下落物体而言，不论它怎样下落，它总是到达一个瞬间位置，就一种化学反应而言，不论它以何种方式进行，总会产生反应的化合物。可以说，在物理系统中，过去是被抹去的。与此相对

5、照，有机体显示为历史性的存在物。例如，当人的胚胎在一定阶段呈显出鳃裂时，它揭示了在地质年代中哺乳动物是从像鱼那样的生物进化而来的。相似地，我们也发现了有机体行为的“历史性”；动物或人类作出的反应，依赖于有机体在过去遇到过的或产生的刺激与反应。根据这种特征，赫林（Hering）作出了关于“记忆是有机物质的一般功能”的假定，西蒙（Semon）、布洛伊勒（Bleuler）、里根纳诺（Rignano）提出了生命的记忆理论。认为进化与个体有机体中的记忆有着平行的关系。因此假设：我们猜想：智力周期可能起源于第四纪人类时代，情感周期可能起源于哺乳动物时代，而体力周期则可能起源于爬行动物时代。我们注意到，生物

6、三节律，从体力周期23天、情绪周期28天、智力周期33天来年看，一个周期比前一个周期慢。而天文观察表明，地球自转也在变慢之中。天文学家根据几百年对日月和行星的观测资料及古代日，月食资料分析得出，某一年的某一天，比前一年的同一天长约1.810-5秒。尽管有人证明，在小的时间尺度上不尽然。但这种变慢的总趋势已为举世所公认。我们知道，地球目前自转一周的时间为23小时56分4秒。约23.93小时。一年约为365.24天，则地球累计减慢一天的时间为23.936060(1.810-5)365.24即约0.13亿年。若我们观察50.13即为0.65亿年，100.13即为1.3亿年。对照一下地质年代表，即情绪

7、对应第三纪，哺乳动物时代早期。而体力周期则与二叠纪，爬行时代晚期对应。可知生物钟记忆着生物每一次飞跃的时间间隔中，地球累计一天所减慢的时间。顺便提及的是，地球产生时，自转速度应该是很快的。但赤道上的某点线速度，不能超过逃逸速度11.8km/s。如果以逃逸速度为最初的速度，这样可计算其时，地球自转周期约为1小时，于是我们可以由此得出地球年龄的公式为，地球目前自转周期（23.93小时约24小时）与地球最初的自转周期（约为1小时）之差与某一年的某的一天比前一年的同一天的时间之差（1.810-5）的比。即（24-1）3600(1.810-5)=46108(年)即46亿年。这与各种陨星残核同位素年龄46

8、亿年相当。须说明的是行星自转变速的原因是多方面的：如星体内物质沉降，重物下沉，轻物上浮，或星体收缩，均能导致星体自转加速(所有的行星都会有这个过程)；而由于离心力，使星体体变扁，因角动量守衡，又使星体自转减慢(所有的行星都会有这个过程)；星体物质因自身的引力太小而散逸部分物质将会损失部分角动量，也使星体自转变慢（如水星、冥王星）；还有行星由于受到其卫星或太阳的引潮力（木星，土星卫星较多），太阳黑子活动的磁扰动，也使使星体自转变慢；甚至还有可能受到其它天体的撞击（逆转的金星），也会影响自转速度。总之星体自转变速的原因是复杂的，各种因素所起的作用不同，而且不同星球的同一因素，所起的作用也不同。目前

9、行星自转速度的无规律性，也许就是因为受到多因素的影响不均衡的结果。见表：天体赤道半径(公里)质量(地球质量1)密度(克/厘米3)自转始周期（小时）逃逸速度(公里/秒)自转周期(日)水星24390.05535.430.994.358.65金星60520.81505.241.0210.4243.01(逆)地球63781.00005.520.9911.20.9973火星33980.10743.941.195.01.0260木星71398317.8331.332.0959.60.410土星6033095.1590.702.9635.60.426天王星2540014.5001.302.0821.30.6

10、46海王星2460017.2041.761.8023.80.658冥王星(1500)0.00261.102.181.26.39太阳6960003329461.411.98617.525.38月球17380.01233.341.262.427.3216其中，逃逸速度等于2Gm/r的平方根，这里的G是引力常数，m是星体质量，r是星体半径，可知自转始周期的平方与星体质量之积是一个常数，大小为3/2G。我们还是回到最初的分析，假设最初形成的是生物日周期，设那时一天为x小时，则其时一天比现在快（23.93-x）小时，即应是距今约（23.93-x）3600(1.810-5)年，另一方面，我们知道生物钟从形

11、成日钟起，经历的时间应为（33-x/23.93）0.13108年,其中x/23.93表示那时一“天”，相当于现在一天的长度。上术两式表示的实际上是同一时间段。故有（23.93-x）3600(1.810-5)=（33-x/23.93）0.13108解得x=21.83小时，故可算得产生生日周期是距今约（23.93-21.83）3600(1.810-5)年，即4.2亿年，对应的是盆泥纪的鱼类时代。可见，只有进化到鱼类时代，动物神经系统才形成有序结构。这一点与生物神经的进化史是符合的。鱼类时代以前的生物，其神经系统具有弥散性，是无序的。只有到了鱼类时代，才形成脊索，即形成有序的神经中枢。且鱼类时代以后

12、的生物神经系统越来越高级，越来越有序。从上面的论述及根据地质年代表，还可估计，鱼类行为周期为15天范围内。两栖类动物行为周期即为616天范围内。两栖类行为周期是否在二叠纪前后形成，即12或者13天将有但科学的考证。另外，我们知道，水星的公转周期为88天，金星的公转周期为224.7天，火星为1.88年，木星为11.86年，土星为29.49年。而太阳赤道处自转周期为25.1天。则行星与太阳上某点会合周期可以这样计算，对于水星即期会合周期为1/（1/25.38-1/88）35.67天，同样，可算得，金星为28.61天，火星约为26.35天，木星为25.53天，土星为25.44天。因为所有行星的公转周

13、期都要比太阳自转要慢。所以行星与太阳的会合点，是与太阳自转相反的方向。即自东向西移动。因此这些会合点，在地球上看起来所表现的周期应这样计算。如水星即为1/(1/35.67+1/365.24)约为32.50天,同样，可计算得金星即为26.75天，火星为24.58天，木星为23.86天，土星为23.78天。可见，水星与太阳某点会合周期32.50天（以地球为参照系），与智力周期33天接近，同样，金星的会合周期26.75天与情绪28天接近，火星与太阳某点的会合周期24.58天，与体力周期23天接近。且木星23.86天，土星23.78天与太阳某点的会合周期均接近体力周期23天。这样智力与水星，情绪与金星

14、，体力与火星，木星，土星，便能产生关联。这样不论是我国的还是外国的星辰学可能会有一点点道理。根据协同学的原理，由于多模式之间的竞争，人体也许只剩下，智力，情绪，体力三节律模式。欲了解生物节律更深层的原因，我们还得了解一下，分子生物学的有关内容。分子生物学告诉我们：DNA分子链中，以核苷酸三联体组成的密码及其线性排列，储存着种族记忆信息。不妨称之为种族记忆。同时DNA复制或者转录mRNA分子的活动，都受到内外环境因素的影响，改变DNA的模板活性。促进或抑制DNA的活动，造成一种分子性痕迹，在DNA模板的活性状态中“记忆”下来。这种记忆不妨称之为活性记忆。DNA分子具有这二种记忆，故DNA有双重记

15、忆。对于活性记忆，有这样一个例子：流感病有A、B、C、D等不同血清型。在前苏联1943年出生的人体内发现有A型抗体。1945-1952年出生的人体内有B型抗体。其中1947-1949出生的人还发现有A亚型抗体。测知各种不同年龄的人体血液中流感抗体的种类，能清楚地说明过去的年代里某一时期流行的是那一种血清型或亚型流感病毒。这就是分子性痕迹保存下来的“免疫记忆”。这提示我们人体在整个发育和发展过程中，环境对人体的影响会通过这种机制记忆下来，并影响终生。有意思的，国外的星辰学认为：孩子出生时的第一声啼哭，是他离开母腹后，用肺呼吸的“庆典”，标志着他开始与宇宙接触，就像照相底片感光一样，他立刻受到来自

16、宇宙各种能量流的冲击和影响。于是，这幼小的生命便充满与他出生时，行星和谐与不和谐的有关各种宇宙振动。太阳的磁起伏，通过太阳风影响母腹内的磁场，于是浸泡在该磁场中的胎儿则被打上球体音乐的印记，他将演奏自身的“乐曲”，出生后在其人生历程中，每当这一“乐曲”指定星座再现时，他就会与其出生时的地磁振动发生谐振，并留下印记。所有这些如果是千真万确的，那么，一定是通过DNA分子的第二种记模式，存储了这些电磁特性。同时由自组织理论知道，人出生时，可谓是从胚胎期进入独立于母体之外的人生过程的一个分叉点。而扰动对分叉点，有着决定性的作用。可以影响系统将来的特性。因此，出生时的外界环境对人生有重要意义。星辰学的说

17、法可能不无道理。我们知道，进化主要是因为基因突变。基因的变化可以通过辐射即通过一个光量子的作用诱发突变而发生，自发突变则可能是由热运动引起的。它表明，基因分子突然转变到新的稳态，可以被解释为转变到分子的同分异构形式，侧链的变化，或其他同类的东西。诱发突变的光量子又往往来源于宇宙射线，太阳辐射，以及地球本底辐射，和机体内软组织辐射。而且辐射的诱变效应是积累的。也就是说，这种诱变的积累效应是通过DNA分子的第一种记忆模式，即“种族记忆”存储下来的。前述我们已经知道，人体节律时间之差，反映了地球自转减慢的时间积累。这样我们可以从引起突变的几种电离辐射中找到原因。生物体置身在宇宙射线，太阳辐射和地球本

18、底辐射的背景之中，实际上，相当于在以太阳为参照系，同时又以遥远宇宙背景辐射为参照系随地球运动。这样，自然产生对两种不同参照系辐射引起的“突变的记忆”。突变基因控制的生物行为规律，必然反映这种“记忆”的积累性。因此在亿万年的生物进化过程中，生物钟所反应的时间差距才如此惊人的准确。在这里必须注意的是，DNA对时间差距的记忆，自然不是地球自转减慢的总时间。而是一周年中，地球自转周期减慢的累计时间。我们知道，地球只有运行一周回到“同一位置”，环境特性才可相比较。也就是说此时DNA才能识别。但DNA记忆时间差距，是“量子”式的，而非连续式的。据专家介绍，人类已经发现了12个与生物钟相关的基因，生物钟不但

19、影响人的身心健康，而且可以在治疗疾病中发挥重要的作用。20世纪80年代，由于分子生物学的发展，生物钟的研究取得了突破性的进展。1971年英国科学家在其研究的果蝇中发现了一只特殊果蝇，它的生物钟只有21小时。科学家花了14年时间，直到1985年才找到了引起这个果蝇生物钟异常的基因。这就是人类第一次发现与生物钟相关的基因，这个基因被命名为period“周期”。科学家一直试图克隆该基因在其他物种，尤其是哺乳动物的类似基因，但一直未能成功。1997年细胞杂志上发表了一篇论文，科学家通过对上万只实验鼠的研究，发现了一只实验鼠的生物钟周期是27小时，并定位克隆了这个核酸发生变异的基因，命名为“时钟”基因C

20、lockGene。与此同时，孙中生博士等为了克隆乳腺癌基因，对17号染色体基因进行大规模的筛选。他们发现，其中有一个基因与果蝇的生物钟基因“周期”呈现一定的序列类似性，因此假设该基因是果蝇“周期”在哺乳动物中具有同等功能的类似基因。通过动物实验，他们发现“周期”基因有24小时表达节律，同时该基因的表达能随光周期的改变而变化。这一发现因揭示了生物钟的分子生物学基础，被科学杂志评为当年10大科技突破之一。近年，国际上对时间生物学研究十分重视，提出了时间病理学、时间药理学和时间治疗学等概念，生物节律已成为研究临床、预防及基础医学的一个重要学科。中科院计划在我国建立一个具有国际水平的时间生物学研究基地，推广时间生物学在我国医学临床的应用。-