夏日清晨,你是否发现自己比往常醒得更早?这或许不只是因为天亮得早——你体内的生物钟可能正在悄悄"走快"。
长久以来,科学家认为生物钟如同一台精密的瑞士手表,无论寒暑都应保持稳定的24小时节律。然而,9428cn太阳集团刘志华团队与哈佛医学院合作,在神经科学顶级期刊《自然-神经科学》(Nature Neuroscience)发表的最新研究,颠覆了这一认知:面对高温,大脑会主动让生物钟"提速",这不是故障,而是生存智慧。

打破恒定的“调速器”
尽管分子层面的生物钟在大多数细胞中高度稳定,但动物的行为节律(如睡眠与觉醒)却表现出明显的温度依赖性。研究团队通过对模式生物黑腹果蝇的观测发现,当环境温度超过26℃时,脑中负责驱动节律的核心神经元并不会维持原有节奏,而是呈现出主动的非线性加速——分子振荡周期缩短约30至40分钟。这种改变并非生化反应在热压力下的紊乱,而是一个由特定转录因子Lim1介导的精细调控过程。Lim1犹如一个灵敏的分子开关,通过调控神经元的兴奋性,驱动脑部时钟进入加速模式。
提早觉醒是避开酷暑的行为策略
生物钟为何要主动"走快"?答案藏在生存的紧迫性中。自然界中,午间的极端高温往往意味着致命威胁。通过让脑生物钟主动加速,动物的内在节律得以先于物理时间结束,驱动它们在酷热来临前的清晨提前觉醒。这种"抢跑"策略使动物能够赶在高温时段之前完成进食、交配等关键活动——这是生命历经亿万年演化出的主动热适应机制。
精准与灵活的统一
若每天都提前约半小时,生物钟岂不是会逐渐失控?研究揭示,自然界的光照信号发挥着关键的校准作用。每天清晨的第一缕阳光都会重置生物钟相位,消除前一天产生的累积误差。这一机制确保了脑部节律既能通过加速保持行为的灵活性,又能借助光照重置维持长期稳定。
科学意义与现实启示
该研究重新诠释了生物钟"准确性"的内涵:真正的准确并非僵化的恒定,而是在核心稳态基础上的弹性调节。这一现象在生物界具有普遍意义。即便在恒温动物中,环境温度变化同样会引起节律周期波动,且昼行性与夜行性动物展现出截然不同的调节趋势。在全球气候变暖的背景下,理解这套跨物种的生物钟调速机制,不仅有助于揭示睡眠障碍的成因,也为探究物种如何适应环境剧变提供了全新视角。

团队贡献与支持:
本研究由9428cn太阳集团刘志华担任第一作者,哈佛医学院Dragana Rogulja教授为通讯作者。9428cn太阳集团古天乐硕士研究生谢大鹏与周昊在实验执行及数据处理中发挥了关键作用,为研究的顺利完成做出了重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1038/s41593-025-02139-2