本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
10 月 2 日,日内瓦大学的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇论文,介绍了他们在一类肌肉细胞中发现的生物钟。同一天,三位研究人员——杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·杨——得知他们因研究鉴定出控制生物钟的关键基因而获得了 2017 年诺贝尔生理学或医学奖。
杨曾在 2000 年为《大众科学》撰写了一篇文章,描述了获得诺贝尔奖的工作。他在文中加入了一个题为“时钟无处不在:它们不仅仅存在于大脑中”的侧边栏,重点介绍了其他人在果蝇身上进行的研究,表明不仅仅是大脑有这样的时钟。诺贝尔奖获得者专注于果蝇大脑,但昼夜节律机制也出现在果蝇的肾脏状马氏管以及昆虫的翅膀、腿、口器和触角中。
杨在他的侧边栏结尾写道:“显示昼夜节律时钟活动的各种细胞类型的多样性表明,对于许多组织来说,正确的时间安排非常重要,值得在本地进行跟踪。这些发现可能会给‘生物钟’一词赋予新的含义。”
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在过去的 15 年里,侧边栏已成为“主栏”,因为大脑外部的分子计时装置越来越受到关注——日内瓦的论文就是这样一个例子。 2015 年,西北大学的基思·苏玛和弗雷德·图雷克为《大众科学》撰写了一篇文章——“我们体内的时钟”——记录了对时钟基因的搜索如何扩展到人类,并超越了视交叉上核,视交叉上核是根据光线和黑暗的线索跟踪时间的大脑主时钟。
现在对人类的研究提供了证据,证明了这些局部时钟的重要性,作者表示,这些局部时钟“调节着各种组织中 3% 到 10% 的基因的活动——在某些情况下,甚至可能高达 50%”。苏玛和图雷克写道。更重要的是,当这些局部时钟与大脑的主时钟不同步时,通常会发生糟糕的事情。昼夜节律的异常会导致代谢、心血管、胃肠道——甚至神经退行性问题。
诺贝尔奖给昼夜节律生物学带来的关注也应该突出奖项本身在奖励科学领域最佳工作方面的局限性。所有生理学或医学奖的获得者无疑都做了“诺贝尔级别”的科学研究。但研究依赖于数百人甚至数千人的团队——现在研究局部时钟的大量人员只是一个例子。
在诺贝尔奖研究之前和之后,年代生物学领域也有着悠久的历史。 20 世纪 70 年代,加州理工学院的西摩·本泽和罗纳德·科诺普卡定位了诺贝尔奖引用的基因之一——一个名为 period 的基因。但最终克隆和测序该基因的是三位获奖者。后来,德克萨斯大学西南医学中心的约瑟夫·高桥发现了参与激活 period 和其他时钟基因表达的基因——分子计时过程的重要组成部分。
所有这些科学家也做了诺贝尔级别的研究。如果本泽和科诺普卡仍然在世,或者他们被允许颁发第四个奖项,诺贝尔委员会的决定可能会有所不同。也许诺贝尔奖需要与时俱进。