找回密码
 立即注册
科技快报网 首页 科技快报 科学资讯 查看内容

勇气和运气:生物钟的分子研究 饶毅解读2017年诺奖

2017-10-02 22:01:20

  来源 :知识分子公众号

  相关新闻:

  诺贝尔生理学与医学奖官方解读:生物钟背后分子机制

  2017年度诺贝尔生理学与医学奖获奖者到底是谁?

  2017诺奖生理学或医学奖讲什么?器官里都有生物钟

2017年诺贝尔生理学或医学奖授予杰弗理·霍尔(Jeffrey C Hall)、迈克尔·罗斯巴希(Michael Rosbash)、迈克尔·杨(Michael W Young)。

  三位科学家的获奖理由是:因发现控制昼夜节律的分子机制。

  获奖人简介   

  杰弗里·霍尔(Jeffrey C.Hall)

  杰弗里·霍尔(Jeffrey C.Hall),美国遗传学家,1945年出生于美国纽约。1971年在西雅图华盛顿大学获得博士学位,1971年至1973年在加州理工学院担任博士后研究员。1974年,他加入了布兰迪斯大学任教职。杰弗里。霍尔现已退休。

  迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash)

  迈克尔·罗斯巴什(Michael Rosbash),美国遗传学家,1944年出生于美国堪萨斯城。他于1970年获得美国剑桥的麻省理工大学博士学位。后在苏格兰的爱丁堡大学做了三年博士后研究。1974年以来,在美国沃尔瑟姆的布兰迪斯大学任职。

  迈克尔·杨(Michael W.Young)

  迈克尔·杨(Michael W. Young),美国遗传学家,1949年出生于美国的迈阿密。1975年,他在奥斯丁的德克萨斯大学(University of Texas)获得了博士学位。在1975至1977年间,他在Palo Alto的斯坦福大学担任博士后研究员。1978年后,他在纽约的洛克菲勒大学(Rockefeller University)任职。

生物的生命活动受内在生物节律调控

人体在一天中的不同生理活动也受生物钟调控

  《知识分子》主编饶毅历时4年撰写两万字长文深度解读生物钟的分子研究历史,在十一长假与各位读者分享智力的愉悦。

  勇气和运气:生物钟的分子研究

  撰文|饶毅(《知识分子》主编、北京大学讲席教授)

  运气,外在而缥缈;

  勇气,内生而实在。

  运气不会寻找勇气;

  勇气可能碰到运气。

  在研究生物钟基因的过程中,事先难以预料能否取得突破,事后分析发现勇气足以成功,而运气是锦上添花,虽然花开的特别灿烂。

  生物钟是生物体内周而复始的节律,如人们熟知的:动物的昼行夜伏、植物的春华秋实…。常见的近24小时昼夜节律(circadian rhythm)是典型的生物钟之一。

  生物钟现象看似简单,其实不尽然。人们熟知的向日葵朝向太阳,并非每天太阳先出来、向日葵后转向,而是向日葵先朝向、而后才有太阳姗姗来迟。

  生物钟的本质难以入手,研究不容易。人们用电生理方法研究而不得入门,1971年从果蝇的一个基因出发开启了生物钟的基因研究,23年后才发现哺乳动物第一个生物钟基因的突变,26年后明确哺乳类的生物钟基因与果蝇的类似,30年后才发现同果蝇一样的基因也控制人类生物钟。

  驱动生物钟的内在机理随着一个一个基因的发现和研究,逐渐明朗,从果蝇到人存在同样一批控制生物钟的基因,它们编码的蛋白质合作共事,节律性地调节细胞内的基因转录,都采用了负反馈模式,并与光和温度等外界因素协调,从而对应于地球自转的近24小时节律。

  研究生物钟最重要的六位科学家都在美国,其中五位研究果蝇,一位研究小鼠。加州理工学院的Seymour Benzer(1921-2007)和Ronald Konopka(1947-2015)开创生物钟的基因研究,发现第一个生物钟基因periodper)。两个团队克隆per基因:洛克菲勒大学的Michael Young(1949-)领导的实验室,Brandeis大学的Michael Rosbash(1944-)和Jeffrey Hall(1945-)两个实验室合作的团队,他们都还发现调控生物钟的更多基因。哺乳类生物钟基因研究的突破来自当时在美国西北大学、现在西南医学中心的Joseph S Takahashi(高桥,1951-)。

  一百多年来,科学家们因研究果蝇而获1933、1947、1995和2011年四次诺贝尔奖。如无意外,生物钟的研究将让果蝇再度引人瞩目。

  生物钟的研究历程,出现过有趣和尴尬的故事?

  生物钟的研究是否终结,没有重大问题、只剩细节了?

  生物钟研究逾四十年,为何迄今尚未出现有效的应用成果?

  行为研究的范式变化

  生物钟可以看成一种行为模式。

  行为是可以被其他动物和人类研究者所观察到的动物外在动作表现。行为研究的范式在1960年以前比较简单,以描述性为主。

  因研究消化系统而获1904年诺奖的俄国科学家巴甫洛夫(Ivan Pavlov, 1849-1936),后来却以条件反射的研究更为一般人所熟知。狗见到喜爱的食物会分泌唾液,而原本铃声不会诱导狗分泌唾液,但在铃声与食物多次同时出现后,单独出现铃声可以诱导狗分泌唾液,说明声音刺激与食物刺激之间可以建立联系。巴甫洛夫称食物为无条件刺激,铃声为条件刺激,对条件刺激的反应为条件反射。这种简单的行为学实验是20世纪初行为学的重要进展。

  行为学既与生理学和神经生物学相关,也与心理学很近。美国的行为主义开创者John B。 Watson(1878-1958)于1913发表《行为学主义者宣言》,提出人和动物的行为都很简单,由后天经历所塑造。1920年他用11个月的男孩Albert做实验,试图说明只要后天刺激建立他的恐惧行为,把他本不怕的鼠与铁棒声音偶联后,他见鼠和兔狗等其他动物都哭,认为这是条件反射塑造其行为。

  美国著名心理学家B. F. Skinner(1904-1990)推广行为主义,提出所有动物和人一样,其行为都由后天刺激所塑造,是极端行为主义的代表。他发明了具体的实验设计:操作性条件反射。巴甫洛夫的条件反射只看动物的

  免责声明:本网站内容由网友自行在页面发布,上传者应自行负责所上传内容涉及的法律责任,本网站对内容真实性、版权等概不负责,亦不承担任何法律责任。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,并请自行核实相关内容。本站不承担此类作品侵权行为的直接责任及连带责任。如若本网有任何内容侵犯您的权益,请及时联系我们,本站将会在24小时内处理完毕。

发布者:admin

相关阅读

微信公众号
意见反馈 科技快报网微信公众号