究竟动物有没有时间观念?
每一个生命体内都有一个“钟表”，控制着它们适应地球昼夜变换，做出相应的行为。人类通过一些客观的方式来记录时间的流逝，但动物并不像人那样知道具体时间，但确知道什么时间干什么事。例如，家里养鸡的同学，有没有发现，到了傍晚，所有鸡都主动归窝，清晨公鸡准时打鸣。这说明啥，是表明动物明确知道时间吗？其实，动物并不知道时间的流逝，但却能准时做出反应，是一种本能行为。伊棋来聊聊控制生物行为的生物钟。
那些可以当做钟表的生物
你知道吗，在南美洲危地马拉有一种鸟，被当地人作为钟表使用。这种鸟叫做第纳鸟，它有一种规律的行为，即每30分钟就叫唤一次，误差只有15秒左右，被冠以“鸟钟”的外号。
那么，是什么在控制这种行为呢？其实与生物钟有密切关系。
调节生物行为的生物钟
关于生物钟的研究，2017年，诺贝尔生理学或医学奖就颁发给了三位研究这一生物节律的科学家，表彰他们从分子层面解释清楚生物钟是如何工作的。
1971年,科学家 Seymour Benzer和Ronald Konopka在果蝇体内发现了一种与生物钟调节相关的基因———period。十年后, Jeffrey C.Hall、Michael Rosbash和Michael W.Young成功克隆出period基因。经过3位诺贝尔奖得主的不懈努力, 与period相互作用的其他基因的发现, 科学家们提出了转录翻译负反馈回路 (transcription-translation feedback loop, TTFL) 的概念, 即period以及另一个生物钟基因-timeless的转录会被它们自身翻译出的蛋白-PER和TIM所抑制。该机制和随后发现的一些更加复杂的分子机制共同调节着生物钟的生理功能。
这就为解释生物的生物钟行为提供了解释和依据，例如为何人坐飞机出国后需要倒时差，就是因为环境的改变影响了相关基因的表达，需要一段时间才能适应。
有规律的生命活动
生物课里讲过，生物的生命活动和行为与体内分泌的蛋白质有关。也就是说，生物的不同的功能由相应的蛋白质来执行。比如，吃饭时，口腔里分泌的唾液里就含有一种可以消化淀粉的蛋白质——唾液淀粉酶，因为淀粉是一种多糖，必须在唾液淀粉酶的消化下转变为葡萄糖等单糖，才能被吸收利用。
前面也提到了生物钟基因period，那么这个基因是如何发挥作用的呢？Rosbash研究团队发现period基因编码的蛋白质PER在夜间积累, 白天则被降解。即PER蛋白的水平在24 h周期内循环震荡, 而这一循环周期恰恰与昼夜节律同步。这也从实验层面解释了生物昼夜行为变化的原因。
1994年, Michael W.Young发现了第2个昼夜节律基因:timeless，这个基因也具有昼夜周期变化的规律。Young等人发现的另外一个生物钟基因———doubletime，它编码的DBT蛋白是一种蛋白激酶, 可以通过调节PER蛋白的降解进而延迟PER蛋白的积累, 解释了为什么PER蛋白的震荡的周期会稳定在24 h左右。
那么，不同生物的生物钟到底在哪里呢?其实，不同的物种其生物钟存在的位置也不一样。例如，鸟类以及哺乳动物的生物钟在脑下的松果体内，有研究就尝试摘除麻雀的松果体，发现麻雀的周期表现消失了。蟑螂属于昼伏夜出的类型，它的咽下神经节里有控制这种行为的神经分泌细胞，也就是它的生物钟位置。
在自然进化的过程中，生物们找到了自己的生态位，为了生存，为了避开竞争，目的就是更好地生存。而生物钟的意义在于，帮助自然界的生物适应生存环境。比如觅食同种食物，夜晚行动可以和白天的竞争者避开，也可以在生物钟的调节下避开捕食者。所以，当我们人类开始夜晚休息的时候，对一些动物来说，才是生活的开始。
我是伊棋，生物博士，欢迎关注。
参考文献
生物钟的秘密——2017诺贝尔生理学或医学奖简介。首都医科大学学报，2017。
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