研究人员揭示了将生物钟与昼夜周期调整的重要性

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时机就是一切。一个支持这句老话的新例子与生物钟调节的系统有关。

对昼夜节律的研究表明，时间对人类健康至关重要。昼夜节律是我们体内影响睡眠-觉醒和代谢周期的24小时模式。当我们的活动和体内的生物钟与自然的昼夜周期不同步时——例如，在不规律的轮班工作，时差和不良的睡眠-觉醒习惯-我们患病的风险增加是因为重要生物过程的时机不对。但这些机制背后的遗传学还没有很好地建立起来。

现在，加州大学圣地亚哥分校的科学家们研究了一种被称为蓝藻的光合细菌，或“蓝绿藻”，他们已经确定了一种受生物钟调节的行为的根源。

新的研究提供了一个惊人的例子，说明了保持内部生物钟与外部环境一致的重要性，以便在一天中正确的时间进行活动。

这项研究由生物科学部副项目科学家阿诺德·塔顿和资深作者詹姆斯和苏珊·戈尔登领导，均在自然通讯。

“我认为这篇论文证明了体内生物时间与环境时间一致的重要性，”加州大学圣地亚哥分校的杰出教授苏珊·戈尔登说，她是昼夜生物学中心主任，也是该论文的高级作者。“有很多人类疾病都是由于人们与环境不协调造成的。这可能是由于一些习惯造成的，比如晚上光照太多，在一天中不规律的时间吃饭和不规律的睡眠。在蓝藻中，生物时间和外部环境时间的对齐有很大的不同。”

科学家们知道，在寻找新基因的过程中，细菌会吸收环境中的DNA。这样的过程确保了产生遗传变异的原料，这就是物种进化的方式。然而，只有少数几种生物了解这一令人困惑的过程的细节。吸收DNA的能力通常受到严格的监管，这向科学家们表明，不加区别地吸收外来基因对生物体是有害的。

在这项新研究中，研究人员确定了蓝藻中的DNA吸收机制聚球藻属elongatus他们发现，它们细胞内的生物钟会在白天早期阻止DNA的摄取，而在晚上早期则会加强这一过程。他们曾预测，时钟介导的某些黄昏峰值、黑暗诱导基因的表达是从环境中吸收DNA的核心。他们发现，当黑暗发生时，细胞的内部时钟告诉它们是黄昏了，DNA的吸收和吸收急剧增加。相比之下，当黑暗与体内时钟时间不匹配时，就不能促进DNA的吸收和吸收。

至于为什么早期的DNA吸收被抑制，而晚期的DNA吸收被增强，科学家们并不十分确定。他们正在测试一些假设，比如当病毒更流行时(在某些环境中是在白天)，避免吸收潜在危险的DNA是否有帮助。

研究人员说:“这项研究提供了一个惊人的例子，说明了保持内部生物钟与外部环境保持一致的重要性，以便在一天中正确的时间进行活动。”

完整的作者名单包括Arnaud Taton, Christian Erikson, Yiling Yang, Benjamin Rubin(由细胞和分子遗传学培训基金支持的前研究生)，Scott Rifkin, James Golden和Susan Golden。

这项研究的资金由美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所(R35GM118290和R01GM118815)和美国国家科学基金会(IOS-1754894)提供。

有关在COVID-19大流行期间良好的昼夜节律习惯如何改善您的健康的更多信息，请参见“除了消毒和社交距离之外，健康的昼夜节律还可以让你保持理智，增强对抗COVID-19的抵御能力。”萨钦·潘达著，p索尔克生物研究所调控生物学教授，加州大学圣地亚哥分校细胞与发育生物学兼职教授。