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第3章 神秘而奇特的生命和弦——什么是生命节律

(第一节)从蜜蜂谈起

80年前,有位英国学者弗雷,每天早上7点30分至9点30分在面向院子的凉台上吃早餐。一天早餐时,他偶然注意到蜜蜂飞向橘子酱。于是,他每天此刻注视蜜蜂的到来。从第五天起,他不再往餐桌上放甜食了,可是第五天、第六天蜜蜂仍然在同一时刻飞来。

这一现象也引起了德国著名生物学家贝林的注意,他作了更详尽的调查和证实,无论是晴天还是稀落小雨的天气,蜜蜂都能按时飞来。接着,他在暗室中进行实验,开始蜜蜂有些混乱,但不久就能够准确按时刻而行了。

贝林的弟子林娜做了更进一步的实验。1955年6月13日,她把习惯巴黎时刻的蜜蜂用飞机运到美国纽约的博物馆。结果,从在巴黎给了蜜蜂最后的诱饵算起,24小时后,即比纽约的时刻提前了5小时,蜜蜂又准时出现在有诱饵的地点。

这样一来,就意味着蜜蜂的时刻概念不是靠体外的环境,而是靠体内的生理变化建立的。也就是说,蜜蜂有“体内时钟”。

那么,是否可以认为蜜蜂体内时钟是由于空腹感造成的呢?生物学家根据各种实验证明,并不是由于空腹感造成的,因为当蜜蜂食饱后,在将花粉带回去的途中,仍然按体内时钟的规则活动。

(第二节)狗和猴子的约会

不仅蜜蜂,其他许多动物都具有测定时间的本领。印度班加罗尔城曾发生这样一件事,每天上午9点30分,猴子先到路旁的树下等着,一会儿,狗也摇着尾巴颠颠地跑来了。狗把猴子驮到背上,带着他到街上游逛。它们天天这样聚会,从不失约,从不迟到。这一对古怪的伙伴,成了当地的一大奇观,招来了很多游客。

(第三节)第纳鸟的叫声

在南美洲的危地马拉有一种第纳鸟,它每过30分钟就会“叽叽喳喳”地叫上一阵子,而且误差只有15秒,因此当地居民就用它们的叫声来推算时间,称为“鸟钟”。

(第四节)花朵的开合

在华南植物园有一种特别的花朵,名字叫做“黄时钟花”。它们每天早上7~8时“起床”(开放),午后1~2时,又不约而同地闭合“午休”,“作息时间”非常有规律,成为花丛中名副其实的“时钟”。

伟大的分类学家林奈曾注意到某些花朵会定时开放,他甚至创造了一个花钟,通过开放的花朵就可以判断时辰了。?

(第五节)马铃薯开花

马铃薯在接受特定光照时间后才能开花,在它体内含有“历法”。只有在适当的季节开花,才有合适的昆虫协助传粉。为此,马铃薯的开花时间精确到以秒计算。而大多数植物的生物钟只需要知道夜晚降临即可,因为以它们为传粉对象的昆虫大多在晚间休息。

(第六节)源远流长

事实上,人类对于生物能够感知时间,生物能够按时辰和季节的变化来调节自身的生命活动的规律早有悟察。早在两千多年前,古希腊的亚里士多德时代就有描述。我国文献记载更早。距今约三千年《大戴礼记.夏小正》中有:“正月起蛰……雁北乡……雉震响……柳梯、梅杏、杝桃则华”。“三月摄桑,妾子始蚕”,“九月遰鸿雁,陟玄鸟;熊、罴、豹、貉、鼶、鼬则穴;荣鞠;树麦”。用现在的话解释就是说:农历一月,冬眠的昆虫苏醒,大雁向北方飞去,野雉振翅鸣叫求偶;柳树长出花絮,梅、杏和山桃都开花了。三月,要修整桑树,妇女开始养蚕,九月,大雁又从北方飞往南方,燕子也高飞而去;熊、罴、豹、貉、鼶鼠和鼬兽类钻入洞穴中;黄色野菊花开了,可以播种冬小麦。

《诗·豳风·七月》中有:“四月秀葽,五月鸣蜩,八月其获,十月陨萚”。意思是说:四月里远志把子结,五月里知了叫不歇,八月里收谷,十月里落树叶。

《黄帝内经》有对于人体病理在一昼夜内变化的描述:“夫为病者,多以旦慧,昼安,夕加,夜甚。”意思是说:人体正气早晨活跃,使病邪减退;中午时正气更加旺盛,病情暂时得以安定;傍晚正气内敛,病势又复变重;半夜,正气已经入脏,此时病势最剧。《黄帝内经》更对人体与天时的关系做了精辟的论述:“人与天地之气生,四时之法成”,“人与天地相参也,与日月相应也”,“四时阴阳者,生命之根本也。”意思是说:人体是由大自然之气和四季的变化而生成和成长的,人体与大自然相互交融,不可分割,人体与日月的运转,即时间的变化相互对应,这是人类生命的根本。

我国古代劳动人民创造的历法对这些现象做了总结,在西周时期(公元前11世纪到公元前771年)就已经知道一年长365.25天(比欧洲人要早300年),并用“土圭”测量太阳影子的方法测定春分、秋分、夏至和冬至四个节气。春秋时期,又增加了立春、立夏、立秋、立冬四个节气。到了战国末期,24节气便全部产生了。以后,随着农业生产的发展,一年分24节气不够应用,又定出5天为一候,一个节气分为3候,24个节气共分为72候。同时,每一候又附有一种物理现象,即鸟兽虫鱼、花草树木的生态变化以及其它自然现象的出现和消失时所对应的气候的变化和季节的推移。《逸周书集训校释》反映的是古代黄河流域自然景物的变化情况,现摘引几条:“立春之日东风解冻,又五日蛰虫始振,又五日鱼上冰”;“雨水之日桃始华,又五日仓庚鸣,又五日鹰化为鸠”;“春分之日玄鸟至,又五日雷乃发声,又五日始电”;“立夏之日蝼蝈鸣,又五日蚯蚓出,又五日王瓜生”;“夏至之日鹿角解,又五日蜩始鸣,又五日半夏生”;“白露之日鸿雁来,又五日玄鸟归,又五日群鸟养羞。”

据统计,《逸周书集训校释》描述的72种物候中,非生物物候有20种,而植物、动物等生物物候却占52种。上述种种是古代朴素唯物主义的结晶,说明了我国古代劳动人民的高度智慧。

(第七节)什么是生命节律

有了以上叙述,我们不难给生命节律下定义了。那么,什么是生命节律呢?所谓生命节律,就是生物体生命活动的内在节律性。人体生命节律也被称为生物钟。有人把生物钟解释为有机体感觉时间和测量时间的能力。还有说“生物体是被时间节奏贯穿的系统”等等。

生物体内有一种无形的体内时钟,通过它,生物体能感受到外界环境的周期时间变化,并自动调节本身生理活动的步伐,使其在一定的时期开始、进行和结束,如此周而复始的循环往复变化着。因此,生命节律也叫生物节律、生命节奏或生物韵律,而生命节律(Circadian)是生物学家弗朗兹.哈尔伯格博士所创造的词,以后逐渐被公认。

自从法国天文学家戴·梅朗观察植物的花能按昼夜时辰有规律的开放,依次排列可以报时,从而发现生命节律现象起,到现在已经过去近300年了。尔后,学者们又获得了大量的研究资料,证实自然界的生命节律是一种普遍现象。然而,直到最近才真正弄清,不管是植物还是动物,其功能的周期性变化并非是某一局部的现象,而是一切有机体生命活动的基本规律性的反映。这种生命现象的时间特点,不仅存在于生物多细胞机体的个别活细胞,而且也广泛存在于生物单细胞机体以及多细胞动植物的组织、器官、种群和生态系整体中。无论是植物还是动物,无论是低等的无脊椎动物,还是高等的脊椎动物,或者是高级灵长类动物——人,在其生命活动过程中,包括生命周期,生命的发生、成长、衰老与死亡(如青春期、更年期),无不表现出一定的时间节律性。

国外科学界把生物机体所具有的这种计时现象称为“生物界的奥秘”或“生物学之谜”。心理学家道格拉斯.尼尔指出:“生命节律是人类行为的复杂难题中既小而又有意义的一部分。”学者们认为,这是涉及生物物理学、生物化学、生物学、生态学,以及医学科学和工程学等多种学科的重要课题。1937年,国际生命节律学会成立(后又改为时间生物学会)。并在瑞典召开首届会议。于是,在世界范围内,这项研究迅速开展。学者们发现,不但在动植物方面,而且人体生理功能,药理作用,以及疾病的发生、发展也都具有时间变化规律。经哈尔柏格等倡导,时间生物学于1950年正式诞生了。60年来,该学科发展迅速,已有数种专业期刊和多种专著问世,研究领域也日益广泛,形成了许多分支学科。欧美各国已设有专门科研和教学机构,美国、瑞士、瑞典、日本、俄罗斯和印度等国也进行了许多研究工作。

我国从20世纪80年代初开始介绍这一学科,然而仅限于报刊杂志上的零散介绍和报道,只有少数单位和个人进行了生命节律的检测和应用,但只是试验而已,还不多研究,更没有被广泛应用。

在5000年人类文明的历史长河中,我们中华民族有过光辉灿烂的历史,几乎一直遥遥领先,傲立于世界民族之林,我国古代有着非常发达的科学技术,只是近300年来才反而落后下来。对生命节律的研究与应用也不例外,我国劳动人民虽很早就发现生命节律现象,并加以应用,但未能进一步总结和发展。正如最早发明火药的是我国,而发明炸药的却是诺贝尔;最早发明指南针的是我国,而发现新大陆的却是哥伦布;我国发明的珠算是计算机的雏形,二进制的发明是受我国三千多年前的《易经》中的八卦所启示;我国发明造纸术、炼钢术,发现圆周率、石油等,虽比欧美等当代先进国家分别提前了1200年、1000年、1100年和2500年,但我国的发展却大大落后于欧美等国家。在生物生命活动与时间的关系这一新兴科学领域,我们虽有许多史料,具有相当优势,但由于受社会历史条件的限制,发展却很慢,实在是令人遗憾的事。我们相信,通过多学科的协同和不懈努力,我们一定能在这一新兴科学领域做出令人瞩目的成绩。

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