萬物有時 - 科學人雜誌- 遠流

生理學裡有個「一以貫之」的重要觀念，稱為「恆定」（homeostasis），其要旨是：生物體內的一切生理活動，都是為了維持一個穩定的內在環境而存在。

主題書評 萬物有時 2006/03/27 潘震澤 雖然科學對於生物時鐘的研究尚未透徹，人類也不甘受制於大自然，但我們仍然應該試著傾聽身體內在時鐘的呼喚。

重點提要 雖然科學對於生物時鐘的研究尚未透徹，人類也不甘受制於大自然，但我們仍然應該試著傾聽身體內在時鐘的呼喚。

生理學裡有個「一以貫之」的重要觀念，稱為「恆定」（homeostasis），其要旨是：生物體內的一切生理活動，都是為了維持一個穩定的內在環境而存在。

對人類來說，這個內在環境指的是包括血液在內的細胞外液，體內所有細胞都浸置其中。

至於維持在穩定狀態的「參數」，則包括體溫、滲透度、酸鹼值、離子濃度、氧分壓、葡萄糖濃度等，這些都是細胞存活所必需。

當然，這些參數並非一成不變，隨時都在上下波動；但只要它們偏離「設定值」稍遠，就會啟動體內特定的監控機制，再經由負回饋的作用，將偏離的參數回歸正常。

萌芽於19世紀，並橫亙整個20世紀的生理學研究，絕大部份都在探討生物體內維持恆定的各種機制。

至於研究的模式，通常是觀察並記錄各種生理參數在遭受天然或人為的擾動後，如何恢復正常的過程；因此，這種類型的研究，著重在反應式的生理機制，好比一個口令，一個動作。

然而，生物體內還有些生理變化卻是可預期的，像是生長、發育、老化與生殖週期等，不需要外來的刺激，就會自然而然發生。

生理學家很早就知道：代謝率會隨著年齡增高而遞減、血壓則遞增、基礎體溫會隨女性生殖週期而變化；至於懷孕期間的生理大幅改變，更是明顯。

因此，生理學家在進行活體實驗時，選擇年齡相近、性別相同、體重相當的實驗動物或受試者，是實驗成功的第一步。

不過，生物體內還有一項可預期的變化，卻是許多實驗及醫護工作者所忽略的，那就是生物體擁有各式各樣的週期變化，從細微至每分每秒，到每幾小時、每天、每個月、每年，甚至每幾年出現一回的改變，所在多有。

這種週期性變化的幅度，有些可達幾十倍之多，好比某些激素的分泌量；有些則較細微，好比人體體溫早晚可差個0.5~1℃左右。

像這樣的週期改變，是生物為了適應天然環境的變化，而演化得來的。

不能夠在一天、一季或一年當中的理想時間，進行覓食、生殖、遷徙及休眠的生物，註定會遭到天擇的淘汰而滅絕；這一點不只是想當然爾的理論，而確實有田野實驗的證據。

對進行活體生物實驗或是醫療行為的人員來說，這方面的知識也提供莫大的好處。

固定在適當時間進行取樣或施藥，將得出顯著的結果；否則，生理參數本身於不同時間的變異，可能掩蓋了實驗處理的效果，而得不出結論來。

話雖如此，身體週期變化的研究及發現，卻一直沒有進入主流，也持續遭受忽視。

在筆者本行的內分泌學研究裡，不註明取樣時間的研究報告，比比皆是；臨床報告裡，顯示服藥時間可能影響藥物作用效果的發現，也為多數醫生所忽略。

至於一再有人指出，許多人為災難都發生在午夜過後到清晨時分，一般人最想睡覺、注意力最不集中的時段，也不見得引起多少預防措施。

還有，延後各級學校上學時間、讓學子多睡一些的呼籲，也未見落實。

凡此種種，看在研究生物時鐘的人眼裡，難免憂心忡忡。

生物體內擁有內在時鐘的觀念，起源甚早，從微生物、植物到動物身上，都看得到其蹤影；然而，生物時鐘究竟位於身體何處、以何種機制產生，以及如何調控全身各式各樣的週期變化，可是花了研究人員幾十年的功夫，才有目前的了解。

例如多數脊椎動物的生物時鐘所在——視叉上核（suprachiasmaticnucleus），早在35年前就得到確認；果蠅羽化的約日週期（circadiancycle）受基因突變的影響，也在35年前發現；第一個與週期控制有關的時鐘基因，已有20來年的歷史；事實上，果蠅以及倉鼠的約日週期，可是最早在基因層面得到解釋的動物行為。

凡此總總，都顯示了時間生物學的重要性。

然而，出了狹窄的研究圈子，多數人士似乎並不了解、也不大在乎自身的週期變化。

究其緣由，可能與人類一向不甘臣服大自然的天性有關。

對於「改變環境以適應自身的需要」這一點，人類可是出了名的在行；就算是夜幕降臨，人也不甘就此停止活動，秉燭夜遊者，自古已有。

當電燈發明以後，人類的活動更是不受黑夜的限制：除了許多實行三班制的服務業及工廠，整晚必須有人輪班外，大都市裡多采多姿的夜生活，以及各種家庭娛樂，像電視、影碟、網路、遊樂器等，在在吸引著現代人。

想要讓大家放棄這種自由，回歸日出而作、日入而息的生活，幾乎是不可能的任務。

也因此，許多現代人大概在潛意識裡就不想去了解體內的週期變化，也不願意接受自己的身體可能還受到某些自發性週期的限制與影響。

筆者在讀完《現在幾點鐘？》這本書之後，心頭的感覺卻有些複雜。

一方面，關於時間生物學的發展史及現況，這本書是近年來報導最詳盡的一本；作者之一佛斯特是這一行裡知名的研究者，譯者也是國內少數研究視叉上核的專家，因此成品是讓人信得過的。

但另一方面，我又有曲高和寡的擔憂；到底有多少讀者能從書中的說明，曉得視叉上核是個什麼東西？重要性何在？相位（phase）是什麼？何謂相位反應曲線？在談到時鐘基因時，有多少人能跟得上層出不窮的基因名稱及其作用？再來，從視叉上核到松果腺（pinealgland）、從約日週期到約年生殖、遷徙週期之間的聯繫，又有多少人弄得清？ 筆者會有這樣的疑慮，是從教學經驗裡得來的。

由於時間生物學的重大發現，都在近30年內完成，入門生理學教科書裡，幾乎都語焉不詳，甚或略而不提；因此筆者在研究所的課程裡，都要花幾堂課的時間，從解剖談到生理，再從活體談到細胞，學生才可能有初步的認識，可以進一步閱讀原始文獻。

再者，這一行裡還有太多細節，仍未釐清；《現在幾點鐘？》裡對於不同物種的諸多時鐘基因、同一物種當中的多重時鐘，以及褪黑激素（melatonin）的作用等，話都不敢說得太滿，而語多保留。

對研究人員來說，這是正常現象，也是好事，代表還有許多題目可以研究；但對大眾讀者而言，就可能造成困擾。

有心披閱《現在幾點鐘？》的讀者，心理要有所準備，盡量從大處著眼，而不必拘泥細節。

人類對環境的掌控，已使得人類生殖脫離了季節的限制。

從多數現代人對夜生活的喜愛，以及全年無休活動型態的普及看來，有朝一日，人類或許也能拋棄日夜週期的包袱。

只不過在那之前，我們還不宜太過任性，得學著傾聽內在時鐘的呼喚。

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