解讀2017年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎究竟是在獎勵什么呢?
大家知道,世界上最神圣崇高的科學獎項就是諾貝爾獎了,獲獎者基本都是對人類的科研和文明做出突出貢獻的人物,可以說,得到這個獎就能彪炳史冊了。能夠獲得諾貝爾獎的科學成果,想來一定也是非比尋常的。今天我們就來說一說,2017年新鮮出爐的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎,究竟在獎勵些什么。
2017年的諾貝爾生理學或醫(yī)學獎,獎給了三位美國科學家,他們是杰弗理?霍爾(Jeffrey C. Hall)、邁克爾?羅斯巴什(Michael Rosbash)、邁克爾?楊(Michael W. Young),原因是他們發(fā)現(xiàn)了“晝夜節(jié)律的機制”,他們將平分900萬瑞士克朗的獎金。
所謂晝夜節(jié)律機制,說白了就是生物鐘,也就是睡覺、起床的自然規(guī)律。這個規(guī)律人類自古就知道,就算小朋友也知道,晚上困了就該睡覺了,早上就算沒人叫起床,睡醒了自己也會起床。這樣的研究能得到諾貝爾獎,肯定是因為研究得非常深入。
實際上,晝夜節(jié)律機制絕不僅僅是人類獨有的,地球自誕生以來就圍繞太陽旋轉(zhuǎn),生命的出現(xiàn)和演化,從來就離不開日出日落,所以不光是動物,連植物都有生物鐘。含羞草葉子在黑暗中仍按晝夜規(guī)律開閉,向日葵在太陽尚未升起時已經(jīng)朝向東方,可以說晝夜節(jié)律是地球生物的共同屬性之一。
晝夜節(jié)律遠在人類出現(xiàn)之前就有了,所以留下的痕跡也就更加深刻。從一般性常識來看,人的晝夜節(jié)律是靠光線的明暗來調(diào)節(jié)的,但實際上,還有一個更深刻的調(diào)節(jié)機制,就隱藏在我們的基因之中。我們在燈火通明的房間里,依然會到時間就犯困,這就是基因程序的力量。
科學家曾經(jīng)做過一種實驗,就是把人放進全黑的環(huán)境之中,人一開始會非常不適應,但是過了幾天之后還是會恢復到一天睡一覺的自然周期,這證實除了光線之外,確實還有其他影響晝夜節(jié)律的因素。
讓活人來做這種實驗是很殘忍的,所以都是很久以前做的,次數(shù)也不多,大規(guī)模的科研實驗是基于小鼠和果蠅做的,因為這些動物的基因和人類差異沒有那么大,也沒有倫理道德問題。
關于生物晝夜節(jié)律的研究最早是1971年開始的,科學家羅納德和西摩爾發(fā)現(xiàn)了一個基因,這個基因的3種不同突變型,會導致果蠅的睡眠出現(xiàn)短周期,長周期和無周期的情況。當時這兩位科學家把這個基因定名為Period基因,也就是周期的意思,簡稱PER基因。
這兩個科學家是這項研究的奠基人,只不過他們一個在2015年去世,另一個在2007年去世。諾貝爾獎只能授予活著的科學家,所以這次諾貝爾獎給了在此研究基礎上繼續(xù)做出突破的另外三位科學家。諾貝爾獎的一大問題就是值得獲獎的人太多,但是一年只能頒發(fā)一次,所以很多人都是年紀輕輕就作出成就,等到垂垂老矣才獲獎,有些科學家甚至等不到頒獎就去世了,令人非常遺憾。
這次獲獎的三位科學家肯定也是名至實歸的,他們測序了PER基因,還發(fā)現(xiàn)了TIM、Clock等非常重要的晝夜節(jié)律基因。這些基因把果蠅、老鼠還有其他各種動物鏈接在了一起,證明了自然環(huán)境對整個生物界的深刻烙印。
那么,研究清楚生物節(jié)律的基因,有什么實際用途呢?目前可以想到的最實用的功能,就是通過基因干預來解決人們的入眠問題。小朋友每天要睡8~10個小時,可能覺得睡覺不是難事,但是世界上有很多人飽受睡眠不足的困擾,需要依賴安眠藥才能入睡,而睡眠問題的一大起因,就是晝夜節(jié)律紊亂。如果將來睡眠問題可以更好地解決,那將是現(xiàn)代科學給人類帶來的一大福音。
從基礎科學到實際應用,往往要經(jīng)過一代甚至幾代人的時間,這也是我們?yōu)槭裁匆獜男W科學的原因。目前還沒有任何技術能夠利用晝夜節(jié)律基因,但是再過十幾年,也許人類能擺脫睡眠困難的問題也說不定呢。