出品|网易科学人栏目组

译者|翟中超

图注：现代生活方式与我们身体功能的进化格格不入!(图/维克托·科恩)

在一个春天的星期五的下午7点，许多公司都已经下班了，但是位于奥克兰高地医院的急诊室中却人来人往、灯火通明，因为这里是北加利福尼亚州最繁忙的外伤治疗中心之一。一名年轻的自行车手被运送到急救中心，他被汽车撞伤，鲜血已经流到太阳穴上。

一组由十几名医生和护士组成的治疗团队正在围着伤者展开争分夺秒的抢救，护理室的空间看起来也就比较拥挤了。刚实习一年的住院医生阿米莉亚·布艾尔快速参与到抢救当中，她上去比自己的真实年龄要老，事实上她只是一名大学二年级学生。布艾尔必须快速做出决定，拍X光片、插入气管还是输血?她很快就做出决定：现在没有内出血，所以不用进行大型手术，因此拍X光片也应该等到包扎之后。

类似这样的瞬间决定，布艾尔在今晚还要再做6次。高地医院是一所医学院的附属医院，有着实践教学的功能，这所医院对全国范围内想进行应急医学实习的医学院学生有着很强的吸引力。但想要来这里必须出类拔萃。布艾尔想要取得成功就必须时刻保持清醒!

高地医院实习的竞争这么激烈，或许医院本身反而需要紧急护理。急诊室医生安德鲁·赫林负责指导布艾尔以及其他40名实习生，赫林对这个团队忧心忡忡。急诊室医生采取轮班工作制，晚上熬夜，白天补觉，结果没待两天又转为白天上班，这样的倒班一个月有20次之多!这样做的初衷是好的，因为要使每位医生与实习生平等地负担夜间工作，但这种日夜颠倒的工作节奏会使他们产生严重的疲倦感与睡眠不足。这种节奏对病人而言也是危险的!

“倒一晚上班就会影响一周的精神状态，”哈弗毕业的医生赫林说道。“或许一次熬夜对你来说不算什么，有人还会说能够在第二天补觉并恢复正常，但事实并非如此。”

倒班现象不只存在于急诊室。仅在美国，夜班工作就给大约1,500万轮班者造成风险。熬夜上班还可能造成重大工业事故，1979年三里岛核泄露就是例子，所幸并未造成人员伤亡。倒班制工作者患上抑郁症、肥胖、糖尿病和癌症的风险更高，事实上，两者关系之强使得世界卫生组织在2010年就将“深夜工作”归类为可能致癌因素。

生物学家已经开始相信倒班对健康有着负面影响，大半夜的辛苦工作会打乱生理节奏或昼夜规律。所谓生理节奏就是这种神秘的内部机制会受到外部条件如光线和温度的影响。事实上，地球上的每一种动物和植物，甚至某些细菌，都会随着细胞的节律而进化。这些节律为生物体内的许多活动提供指示，从而使生物体在24小时内选择何时开启或关闭能量。

图注：研究表明睡觉越晚就越可能变胖或对酒精上瘾，因此睡眠不足会导致肥胖在人群中日益流行。在美国。有35.7%的成年人饱受肥胖的困扰。(图/维克托·科恩)

对于生物钟，生物学家才刚刚展开研究并了解其相关细节。生物钟与我们所吃食物的时间、我们的锻炼活动规律、社会互动以及光线息息相关。不管人们是没有意识到还是不愿去承认，现代生活节奏是与生物钟相悖的。

2006年，弗吉尼亚大学的研究人员做了一个试验。他们将实验室老鼠笼子内的灯打开得比平时早6个小时，每周早打开1次，持续进行8周，这样做是为了防止老鼠重新设置自己的生物钟。试验中老鼠的节奏就好比人类每周从纽约往巴黎飞一次一样。结果显示，年轻的老鼠不仅得了病，还表现出精神不稳定的行为;53%的年长的老鼠直接死掉了!

“我真担心我们会杀死自己，”赫林看到布艾尔以及一堆需要处理的工作后这样说道。“这些工作不仅使他们产生身体压力，还会造成精神压力!”

今年的春天，赫林了解到由加州大学圣地亚哥分校的研究人员进行的另一项关于老鼠的试验。研究者隶属于圣地亚哥分校生理节奏生物学中心，这是专门研究新兴的但经常被忽视的生物钟学(也称时间生物学)领域的部门，主要研究内容为打乱调节人体的自然光周期以及其他外部诱因后会产生什么后果。圣地亚哥分校进行的老鼠试验不同于弗吉尼亚大学的早期试验，他们在调查结果中有了好消息：利用曙暮光(日出之前或日落之后的阳光)使老鼠适应不规率的日夜周期。

赫林自愿将自己在高地医院带领的团队给研究人员当做研究对象。“我觉得我们需要用不同的方式来待这个问题，”赫林说道。

“事实证明，夜班轮换就是加速迈向坟墓。”

加州大学生物钟学中心主任苏珊·戈尔登不仅仅局限于生物钟学。戈尔登的丈夫詹姆斯是加州大学圣地亚哥分校的生物学教授，在家里，她和丈夫詹姆斯在电视机前蜷缩着睡觉，他们戴着橙色太阳镜来阻挡电视发出的蓝光，之所以这么做，是为了让身体把这种光线当做白天正午的光。他们还在浴室和卧室灯上安装了灯光调节器，这样一来，就能在整个夜晚将灯光强度减弱。

“我们并非卢德分子(十九世纪初英国手工业工人中参加捣毁机器的人，意指反对科技的人)，我们也不想生活在科技之外，”有一天，戈尔登在校园内应用物理和数学楼里向我这样说道。“但科技生活方式还需要更加智能，”她补充道，“因为我们人类也是在地球上进化生存的动物。”

和她的35名同事中的大多数人一样，戈尔登一开始并未想致力于生物钟学的研究。这和这门学科的历史存在有关，在20世纪80年代戈尔登作为学生完成自己毕业作品时这个学科几乎还未出现。戈尔登的专业仍然是研究细菌，研究使用光作为能量来源的细菌。但随着计算机技术和分析方法的进步，现在可以在同一时间内处理成千上万的组织样本并将代谢过程随时间的变化绘制出来。并且随着第四维的发现，戈尔登意识到观察一个时间点的信息会错过很多其他内容。这些变化使得戈尔登决定将生物钟学作为自己新的事业的开始。

“我们不能把简单地把生理节奏当做精细科学来看待，这是我们在过去5年中真正认识到的，”戈尔登说道。“这是生物学，如果你不能将时间因素考虑在内，那么你就不能充分地研究神经生物学、新陈代谢及微生物组。所有的细胞及器官内的所有进程都会随着时间而改变。打个比方，如果你只是观察一张静态的快照而未考虑事件的过程，那么你就不会得到正确的答案。或者说至少不会得到完整的答案。”

当神经学家在1972年第一次发现大脑下丘脑中的一个小区域是如何担当人体的主生物钟时，这个领域的科学才开始成为焦点。这个拥有2万个神经元的小集群学术名为视交叉上核，视交叉上核向身体发送信号以保持各种进程在24小时的周期中开启或关闭。该系统利用日光来作为保持节奏的主要提示。

其他发现也随之而来。几乎每个器官都这自己内部的“时钟”。你的胰腺存在一种机制来控制胰岛素何时释放以及何时停止。你的肝脏知道何时停止处理糖原以及何时开始代谢脂肪。甚至你的眼睛都有“内部计时器”来选择何时修复被紫外线损坏的视网膜细胞!换句话说，想要了解身体及其功能，你必须要理解它们的“计时器”。

在圣地亚哥分校的校园里，生理节奏生物学中心的成员正在研究这些计时功能，虽然他们没有自己的专业楼。下面是他们的一些研究结果：管理生理节奏的基因与新陈代谢及其控制网络有关。如果搞乱一个就意味着搞乱其他相关的。打个比方，晚上吃饭太晚，这时因为你的代谢防御能力下降，人就容易变胖。接下来，脂肪会侵入你的肝脏，这样就增加了炎症和癌症的可能。

我们的心理健康同样处于危险之中。研究人员发现70%的作息不规律的人受节奏困扰而无法在正常时间段入睡，这可能是基因异常造成的，而这种基因异常还会受到严重抑郁或焦虑等情况的损害。事实上，大约三分之二的双相抑郁症(又称躁狂抑郁症，一种能够引起患者心情大起大落变化的疾病。患者的心情可能会由极度亢奋突然转变为极度忧伤抑郁，即在心情的两极间波动)患者的报告显示存在不正常的睡眠周期。

在此之前，治疗癌症的医生就使用了生物钟学的发现来更好地规划治疗。比如说，在一天中较晚些时候进行化疗能降低患者恶心的几率。

生理节奏生物学研究中心的很多研究似乎都是对我们现代生活方式的谴责。从电的发现、电灯的发明以来，我们的作息变化扰乱着古老的节奏，就像一场不受控制的大型试验一样，这不仅仅是由倒班制造成的。在现代生活中，人造光会通过不同的方式来干扰或忽视身体的微妙提示，而这些微妙的提示正是自然中全天自然光的条件向我们提供的。

人造光让我们清醒的时间更长，或者会使人整夜处于烦乱的状态，还会导致美国最大流行病——肥胖。肥胖影响着影响着全美国三分之一以上(35.7%)的成年人。感谢戈尔登以及其他科学家的研究，生物钟学这个角色正在慢慢地引起人们的注意

图注：心脏病是消防员和急诊室医生共同面临的挑战。夜班工作、饮食间隔不规律，似乎让他们更容易患心脏病和其他心血管疾病。(图/维克托·科恩)

萨特旦安达·潘达，在美国最杰出的研究机构之一的索尔克生物研究所工作。虽然生物钟学的重要性与日俱增，但包括生物学家在内的许多科学家仍然认为该学科主要是关于时差和睡眠。潘达非常反对这种将生物钟学视为“二线学科”的评论。

潘达花了超过10年的时间来研究人类新陈代谢和我们内部生物钟的关系。通过限制肥胖老鼠吃高脂肪食物的时间，潘达和其他研究人员发现这样一来能够使受试的肥胖老鼠获得许多健康益处。潘达还进行另一项对比，他设置一组老鼠能够在任何时间内进食相同数量与种类的食物，最后发现受8小时进食时间限制的老鼠能够减肥并把储存的脂肪甩掉，尤其是包围肝脏的脂肪，并且这类老鼠遭受体内炎症的情况更少。另一项研究中，加州大学圣地亚哥分校的一个研究团组发现当他们让患有癌症的肥胖老鼠进行有时间限制的进食后，老鼠的肿瘤变小了!

尽管取得了这样的发现，以及了解到这些因素对肥胖的潜在影响，但潘达还在一直为获取资金和认可而挣扎。美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)已经否定了潘达提出的关于限制时间进食等全部14项提案。拨款是由匿名的同行评审提供的，潘达的许多主要的研究员同事对这项和时间有关的科学持怀疑态度。

“我的评审员说，‘人类和老鼠进食是有区别的;试验用老鼠每天在12小时内吃三顿饭，因此这对人类来说没有意义，’”潘达看上去明显愤怒地回忆道。“这让我感觉很不爽。我回顾了过去150年的人体研究，大部分研究从不要求记录人们进食的时间。他们会问你吃了什么，但很少问你是什么时间吃的。”

潘达相信生物钟能够在人们生活中起到重要作用，然后他决定去印度农村看看。到印度后，打个比方，潘达和他的妹妹能根据青蛙进入庭院以及开始呱呱叫的时间来告诉你现在是晚上几点。 一个细心的孩子能够发现自然界显然有着不变的节奏。潘达的兴趣引领着自己探索全新的研究途径：在2002年，他帮助发现眼睛后部的光线传感器是如何与大脑“主时钟”进行交流的。2005年，他发现能根据环境光的水平来决定何时应该睡觉或起床的部分视网膜对蓝光最敏感。

潘达认为自己唯一的出路就是证明同行评审们对饮食模式的看法是错误的。从硅谷那里得到启示后，潘达利用一个应用软件App开始了一项试验。潘达让受试者记录下吃了什么喝了什么，包括是水还是药都要记录下来，这些工作只需受试者简单拍照并通过应用程序App上传即可。

这些数据证明了潘达的观点。我们认为自己一天吃三顿，但是我们经常没把零食算在内。事实上，潘达受试者的三分之一每天吃八次!并且这部分受试者更可能在整个24小时内随意进食。在早上6点开始喝咖啡吃面包圈的人，会上传巧克力蛋糕的照片。薯片、披萨以及晚上11点的葡萄酒。这些东西吃得越晚，就越有可能陷入脂肪或酒精当中。潘达推测大脑“认为晚时间进食者会彻夜狂欢，因此它会让我们在准备过程中吃的过多。”

潘达将应用程序公之于众，参加受试的志愿者现在已有数千人。此外，无论去哪里，潘达都会对自己饮食时间和习惯进行“非正式调查”。潘达会询问自己遇到的每一名出租车司机、服务员以及药店店员何时起床何时吃第一顿饭，还询问他们何时入睡。“你会发现很多人其实是在做两份工作，”潘达说道。

圣地亚哥消防救援部门听闻这些试验后联系到了潘达，因为这个职业患心脏病的风险较大，他们希望潘达能提供指导与帮助。消防队员和赫林急诊团队面临着同样的挑战。消防员在24小时工作、24小时休息的八天一循环中来回倒换。无规律响起的火警警报会扰乱生理节律，消防员的饮食因此也极其不规律，通常情况下他们吃的是着火点热心的邻居们赠送的高热量食物。潘达还想要做一项研究，他想控制他们的进食时间来看看这是否会单独影响心血管疾病的发病率。

期待着潘达以及其他研究人员能给我们带来新的发现!