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Will i 书馆
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本 节 介 绍 生 物 的 活动 和 生理 变化 的 节律 ， 讨 论 控 制 这 些 节 律 的 生
物 钟 的 作用 机 制 及 其 与 周围 环境 的 关系 ， 7 ae
业 \ 瘟 牧 业 和 医学 的 意义 。

本 书 可 供 具 有 中 等 文化 水 平 的 读者 阅读 。

A. Piltz, R. Van Bever

TIME WITHOUT CLOCKS
Crosset & Dunlap, 1970

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[ 美 ] A. RARZE R. 范 贝 弗 著
王 树 凯 “ 刘 锦 城 译
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北京 朝阳 门 内 大 街 137 3

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新 华 书 店 北京 发 行 所 发 行 ”各 地 新 华 书 店 经 售

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1979 年 5 月 第 一 上 孤 开本 : 787x1092 1/32
1979 年 5 月 第 一 次 印刷 印张 :3 1/4
印 数 : 0001 一 101,200 字数 : 62,000

统一 书号 + 13031 + 987

本 和 社 书 号 : 1390 + 13—10

定价 ; 0.25 元

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”第 一 章 ， 大 球 和 小 球 一 一 太阳 和 月 亮

假如 我 们 把 一 只 螃 圭 从 美国 东北 部 新 英格兰 的 海滩 带 到
世界 的 另 一 端 ， 它 还 会 知道 新 英格兰 的 海滩 在 什么 时 候 涨
MBE A Ale: 一 只 果 日 在 黑暗 的 地 方 呆 了 一 星期 之 后 ，

还 能 知道 什么 时 候 是 白天 ， 什 么 时 候 是 黑夜 。 这 又 是 为 什么
‘Wer BRE ARENA? 把 一 只 猴子 带 到 宇宙 空间 ,对 它

的 日 常生 活 规律 会 有 什么 影响 ”是 不 是 所 有 生物 的 体内 都 有
一 只 时 钟 9 是 不 是 存在 着 人 们 还 不 知道 的 力 在 控制 着 地 球 上

动物 和 人 类 的 活动 ? 在 宇宙 空间 中 , 时 间 会 不 会 变 慢 ? 对 于

这 些 问题 ,科学 家 们 是 多 食 希 望 能 够 找到 答案 啊 !
宇宙 的 节律 是 怎么 一 回 事 。 它 对 地 球 上 的 生命 有 什么 影
响 》 太 阳 和 月 亮 运 行 的 周期 , 风 和 潮汐 ,人 类 日 常 活动 和 睡眠
的 规律 又 是 怎么 一 回 事 ” 这 些 问 题 自古 以 来 就 使 人 们 感到 难
区 理解 。 时 间 的 秘密 究竟 是 什么 呢 》 世 界 是 不 是 既 没有 起 始
也 没有 终结 ?我们 心脏 的 跳动 是 否 同 某 个 遥远 的 星球 的 脉动
Site 地球 上 所 有 的 生物 是 不 是 都 能 感觉 到 来 自 太空 的 信号
呢 ?
十 人 以 为 天 体 运动 是 受 神 的 意志 支配 的 ,因而 祈求 神 不
要 同 天 株 开 赤 多 的 玩笑 。 古代 巴比伦 的 天 文学 家 们 发 现 , 如
果 把 太阳 和 月 亮 分 别 看 作 围 绕 圆 形 轨道 运行 的 大 球 和 小 球 ，

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那么 大 球 运 转 一 周 (一 年 ), 小 球 则 运转 12.47 周 (太阴 月 ) 在
运转 中 小 球 不 断 超越 大 球 , MH, 每 当 大 球 运转 十 九 周 时 ,小
球 恰恰 是 十 九 年 前 小 球 超 越 大 球 的 同一 地 方 超越 大 球 的 。 在
那个 位 置 上 ,月 亮 赶 上 了 太阳 。
巴比伦 人 关于 月 亮 怎样 运行 和 字 宙 时 间 怎 样 流逝 的 伟大
发 现 ,使 人 类 得 以 第 一 次 真正 按照 天 体 的 运行 校正 日 历 。
为 了 设计 与 天 体 运 行 相符 的 日 历 和 时 钟 ， 人 类 已 经 花费

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在 正常 的 白 屋 和 黑夜 的 条 件 下 , aR ARR, IR.
到 黎明 时 ,颜色 又 变 深 。 如 果 重 新 安排 二 十 四 小 时 中 光亮 和 黑暗 循环 交
SHA, 螃蟹 在 新 环境 里 呆 几 天 之 后 , 它 的 生物 钟 就 会 得 到 相应 的 调
整 , 按 新 的 时 间 改 变 颜 色

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SHES MARINI. 然而 ,| 在 美国 大 西洋 西岸 科 德 角 的 海
“区 上 ， 却 有 二 种 旺 笃 能 够 根据 太阳 和 月 亮 的 运行 每 天 校正 自

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KB—-TAKE, 看 上 去 很 象 在 拉 提琴 ) 白 天 颜色 变 深 , LB

色 变 小 , 黎明 时 , 颜色 又 变 深 。 这 种 雹 颜色 变 深 的 时 间 , 每 天

比 前 一 天 了 晚 大 约 五 十 分 钟 。 把 它们 放 在 黑 时 的 房间 里 。 过 几

个 星期 后 ， 它 们 颜色 变 深 的 时 间 还 是 每 天 都 晚 五 十 分 钟 。 可
见 ， 招 潮 色 通过 某 种 办 法 得 知 它 原来 生活 的 海滩 寺 什 么 时 间

退潮 。 但 是 , 关 在 黑 屋 子 里 的 螃 狠 怎 么 会 知道 海滩 上 潮水 涨

落 的 情况 呢 ? 为 什么 它们 在 临 涨潮 时 ,- 显得 特别 活跃 尤其
是 马 撤 葡 葡 园 岛 的 晓 蟹 怎么 会 知道 自己 改变 颜色 的 时 间 应 该
比 科 德 角 的 螃 稻 晚 四 个 小 时 呢 ? 〈 马 撤 葡 萄 园 岛 位 于 美国 大
西洋 沿岸 5 距 科 德 角 大 约 五 英里 ,每 天 涨潮 的 时 间 比 科 德 角 晚
四 小 时 。) 是 不 是 所 有 的 螃蟹 都 对 某 种 神秘 的 外 力 有 所 反应 ?
是 不 是 即使 把 它们 关 在 黑 屋 也 里 ,磁场 ,气压 变化 或 宇宙 辐射

也 能 影响 到 它们 ， 从 而 使 它们 知道 什么 时 候 应 该 改变 颜色 ?

是 不 是 生命 的 原生 质 本 身 有 某 种 内 在 时 计 ， 因 此 某 些 动物 不

管 在 哪儿 都 能 知道 时 间 ? 对 于 这 些 问 题 , 科学 家 们 得 不 出 一

致 的 答案 。
科学 家 们 确实 知道 ,海洋 潮汐 主要 是 由 月 球 引 力 造成 的 ，

而 潮汐 的 高 低 也 受 太 阳 引 力 的 影响 。 看 来 招 潮 蟹 既 能 根据 太

阳 又 能 根据 月 亮 来 校准 自己 的 “时 钟 ”。 它 们 按 太阳 日 改变 颜

色 , 同 时 又 随 讲 交 的 涨 落 , 也 就 是 按 太 阴 日 来 寻觅 食物 。 它 们

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它们 怎么 会 知道 海滩 上 什么 时 候 又 要 退 凋 ， 面 且 刀 乎 一 分 钟
也 不 差 呢 ? ZR. SA LEZ i ii 'y

海洋 潮汐 主要 是 由 月 球 的 引力 造成 的 。 图 中 看 到 的 是 月 球 的 表

面 , 远 处 见 到 的 是 地 球

人 类 利用 钟表 来 计时 。 过 去 ,人们 根据 茶 些 过 程 每 侠 夜
进行 的 速度 来 试制 时 计 ， 如 水 钟 滴水 的 速度 ， 蜡 烛 燃 烧 的 速
度 或 沙子 流 过 沙漏 罕 颈 的 速度 。 今 天 ,钟表 是 以 机 械 能 .电能
甚至 原子 能 为 动力 来 转动 的 。 但 是 ,人 类 还 不 能 发 明 一 种 能
与 太阳 、 月 亮 和 星星 的 运动 (无 论 是 真实 的 运动 还 是 视 运动 )
完全 一 致 的 钟表 。 那么 , 招 讲 蟹 又 私人 么 能 做 到 这 一 点 呢 ? 其
他 动物 也 没有 钟表 和 日 历 , 它 们 是 怎样 知道 时 间 和 日 期 的 ?为
什么 狐狸 只 在 一 月 份 交配 ? AMAR GUSH, 出 发 远洋
长 游 的 时 间 到 了 ? 为 什么 览 蛛 都 在 夜里 十 二 点 到 清晨 四 点 之

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。 闻 织 网 ?1 为 什么 猫头鹰 的 体温 恰好 在 夜间 十 二 点 最 高 ? 看 来

动物 有 寻 偶 交配 的 时 间 规 律 。 有 些 动物 只 在 春季 交配 。 还 有 些 动
物 , mk, 只 在 秋季 交配
千 百 年 来 ， 人 类 一 直 在 观察 着 可 以 用 来 计时 的 各 种 循环
往复 、 周 而 复 始 的 自然 现象 ,并 发 现在 动物 身上 有 着 无 穷 无 尽
“的 、 种 类 繁多 的 有 节律 的 变化 ,但 是 一 直 没有 找到 产生 这 些 节
。 律 的 真正 原因 。 植 物 生长 的 速度 是 有 节律 的 。 大 多 数 植物 都
在 日 出 的 时 候 长 得 快 些 。 有 的 植物 在 春天 生长 , 有 的 则 在 秋
天 生长 。 动 物 的 活动 也 是 有 节律 的 : 兔子 喜欢 在 夜里 跑 来 跑
“去 ; 老鼠 也 是 如 此 。 而 猪 和 羊 则 喜欢 在 白天 活动 。 这 是 为 什
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人 体 本 身 也 有 节律 。 AONE RA SACRA EReR,
将 1.5 加 仓 (25 5,700 毫升 ) 的 血液 输送 到 身体 各 个 部 分 5 OM
果 活 动 剧烈 ， 心 跳 的 速度 就 快 些 。 人 的 一 生 中 ， 每 分 钟 肺 部
吸 气 十 五 至 二 十 次 。 活 动 剧 烈 时 ， 次 数 就 多 些 。 但 是 大 们 对
这 种 节律 说 不 出 什么 道理 。' 人 体温 度 的 变化 也 是 有 节律 的 ，
每 天 晚上 最 高 。 动 物 还 有 寻 偶 交配 的 时 间 规 律 。 象 鸡 子 、 忽 、
。 天 忽 一 类 的 水 禽 只 在 春季 交配 。 但 是 鹿 、 驼 鹿 和 床 却 只 在 秋

季 交 配 。 各 种 动物 活动 的 节律 是 什么 因素 决定 的 ? 为 什么 这
种 节律 在 一 定 的 时 间 开 始 , 或 者 具有 一 定 的 频率 ? 各 种 动物
怎么 会 知道 什么 时 间 该 于 什么 呢 ? 地 球 上 每 一 种 生物 又 是 怎
样 构成 宇宙 节律 的 一 个 组 成 部 分 的 ?

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MORAMAES ROMER EN. MEK MISS

三 十 四 小 时 国 绕 假想 的 地 轴 上 自转 一 周 。 地 球 非 常 有 规律 地 围

绕 着 太阳 旋转 ， 运 行 一 周 需要 三 百 六 十 五 又 四 分 之 一 和 天。 月

亮 绕 地 球 转 一 周 需要 大 约 二 十 九天 半 。，

天 上 的 这 些 现象 , 早 在 最 原始 时 期 ,就 被 人 们 发 现 并 加 以

利用 ， 用 来 指导 关系 大 类 生存 的 重要 活动 例如 什么 时 候 上
| 觉 \ 打 猎 , 什 么 时 候 播种 ,收获 等 等 。 在 古代 原始 公社 中 ,就 连

举行 宗教 仪式 也 要 根据 天 上 的 征兆 来 决定 。 不 看 天 上 凶 吉 之
兆 就 作出 重要 决定 是 很 少见 的 。

今天 同 整个 宇宙 间 的 更 加 惊人 的 脉动 和 节律 现象 比较 ，
我 们 可 能 把 太阳 系 可 预报 的 运行 周期 看 成 无 关 紧 要 、 不 足 为
奇 的 。 虽 然 这 些 自 然 现 象 决定 了 我 们 的 命运 ,但 除了 和 象 日 食 、
月 食 和 直 星 的 出 现 这样 一 些 最 可 县 的 现象 外 ， 其 他 的 现象 我
们 都 不 大 理会 。

大 家 都 知道 的 一 个 可 以 预报 的 周期 就 是 离 我 们 最 近 的 恒
是 太 阳 的 活动 周期 。 每 过 十 一 年 , 太阳 的 表面 就 一 定 会 出 现
剧烈 的 爆炸 ,使 太阳 表面 受到 严重 的 干扰 。 这 种 爆炸 称 为 太
es. 在 爆发 的 过 程 中 , 巨大 的 白炽 气流 火焰 从 太阳 表面
BAAS ,高 达 几 十 万 英里 。 因 为 我 们 并 不 了 解 这 种 情形 ,所

7

以 如 果 我 们 的 短波 收音 机 的 接收 情况 受到 天 电 的 严重 干扰 ，
我 们 唯一 的 反应 只 不 过 是 烦恼 罢了 。

除了 太阳 以 外 ， 其 他 恒星 好 象 正 在 经 历 或 者 已 经 经 历 了
一 个 温度 变化 的 周期 , 同时 还 伴随 着 膨胀 和 收缩 。 这 个 周期
开始 于 这 些 恒星 的 产生 , 结束 于 这 些 恒星 自身 的 毁灭 。 这 种
周期 长 达 好 几 百 万 年 ,当然 ,这 只 能 通过 观察 处 于 这 种 周期 的
不 同 阶段 的 恒星 来 加 以 推论 ， 而 我 们 现在 所 观测 到 的 各 种 恒
星 也 正 是 处 于 不 同 阶段 的 。 的 确 、， 有 人 甚至 曾经 提出 ; FH
有 节律 的 膨胀 和 收缩 可 以 作为 宇宙 起 源 之 谜 的 答案 。 没 有 人
能 估计 出 宇宙 膨胀 到 今天 这 样 大 已 经 用 了 多 长 时 间 。 我 们 其
至 还 不 知道 宇宙 到 底 有 多 大 。 “PRB, 恒星 和 星系 以
稍 慢 于 巨大 光速 的 速度 互相 飞散 ,那么 , 谁 敢 说 宇宙 不 会 达到
它 的 最 大 极限 ， 然 后 经 过 极 长 的 时 间 又 收缩 成 一 整 块 巨大 的
物质 ,而 后 又 爆炸 开 来 ,重新 开始 膨胀 呢 ?

从 时 间 和 质量 的 另 一 极端 我 们 也 知道 ， 节 律 存 在 于 物质
最 基本 的 单元 一 一 原子 一 一 之 中 。

原子 的 振动 给 科学 家 提供 了 当今 最 准确 的 计时 器 。 已 经
发 现 ， 含 有 三 个 氢 原 子 和 一 个 氮 原 子 的 氨 分 子 具 有 恒定 的 振
_ 动 频率 。 这 种 振动 是 氮 原 子 以 频率 为 每 秒 23，870，100 次 的
上 下 运动 引起 的 。 根据 这 种 情况 , 一 秒 钟 的 新 的 科学 定义 就
是 氮 原 子 在 氨 分 子 中 振动 22 870, 100 次 所 需要 的 时 间 。 这
种 计时 标准 现在 常 被 称 为 “原子 钟 ”。 同样 ,如果 推 测 比 原子
还 小 的 粒子 也 保持 着 有 节律 的 振动 , 这 也 是 合乎 逻辑 的 。 下
”过 ,它们 的 振动 频率 如 果 用 普通 的 计时 单位 来 表示 ,也 许 是 难

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以 理解 的 。

从 恒星 发 射出 来 的 不 仅 有 光 和 热 , 而 且 有 多 种 其 他 辐射

多 年 来 ， 天 文学 家 们 一 直 在 用 无 线 电 望远镜 探索 宇宙 的 秘

eS 这 些 庞大 的 电子 装置 使 科学 家 们 能 够 测定 来 自 宇 宙 中 最

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遥远 的 已 知 天 体 的 射电 信和 号 的 射电 源 的 位 置 ， 这 些 天 体 距 地
球 达 三 百 亿 光 年 ;因为 科学 家 们 认为 它们 的 组 成 和 能 源 同 “ 正
常 ” 的 恒星 相 比 大 不 相同 ,所 以 把 这 些 射电 源 称 作 类 星体 。 但

， 是 射电 天 文学 同 宇宙 节律 又 有 些 什么 关系 呢 ?

在 对 类 是 体 进行 观察 研究 的 过 程 中 ， 科 学 家 们 发 现 了 一

个 非常 有 规律 的 射电 信号 源 ， 它 每 过 1.337 秒 必定 发 出 一 个

信号 ! 这 一 发 现 被 看 作 天 文学 中 一 个 非常 惊人 的 里 程 碑 。 这
种 信号 源 被 称 为 脉冲 星 。 对 这 些 信号 源 有 种 种 推测 , 有 些 理
论说 它 可 能 是 远方 某 文明 世界 发 出 的 联系 信号 ， 也 有 人 提出

了 很 好 的 解释 ， 说 这 种 脉动 是 某 天 体 有 节律 的 自转 的 结果 。

后 来 人 们 发 现 另外 有 三 个 源 也 发 出 了 相似 的 有 节律 的 脉动 信
号 , 因此 第 一 种 理论 就 使 感到 不 大 可 信 了 。 不 管 其 来 源 如
何 ， 这 些 脉冲 星 信号 都 是 这 复杂 的 难以 捉摸 的 宇宙 节奏 的 又

”一 例子 。 而 这 些 节 律 不 知 不 觉 地 每 时 每 刻 在 影响 着 地 球 和 地

球 上 的 生物 。
在 这 个 物质 的 宇宙 中 ,节律 的 明显 例子 是 无 时 不 在 、 到 处

都 有 的 ， 从 地 球 上 拍打 着 海岸 的 浪花 ， 到 按 一 定 周期 重新 出

现在 天 空中 的 奉 星 , 都 是 具有 节律 的 。 某 些 为 我 们 所 认识 的
现象 重复 出 现 的 周期 是 目前 能 够 测量 的 ,对 于 这 样 的 现象 ,我
们 是 能 够 掌握 的 。 另 一 些 现 象 虽 然 表 现 出 循环 出 现 的 迹象 ，

e 9 。

但 是 它们 的 周期 比 人 类 存在 的 历史 还 要 长 ， 因 此 我 们 不 能 测
量 它 们 ,而 只 能 加 以 推测 。 所 有 各 种 时 间 单 位 ,从 微微 秒 到 小
时 ， 以 至 极 长 的 时 间 , 人 们 都 是 关心 的 。 我 们 已 经 看 到 ,这 些
节律 和 周期 有 的 是 会 影响 地 球 的 环境 的 ， 因 此 最 终 也 会 影响
到 地 球 上 所 有 的 生物 。 现 在 就 让 我 们 从 某 些 情 况 来 看 看 : 字
宙 节 律 可 能 是 择 样 影响 生物 的 习惯 和 行为 的 ?” 生物 的 节律 和
宇宙 的 周期 是 皇 样 联系 起 来 的 ? 已 经 知道 对 生物 有 影响 的 自
然 节 律 究 竟 是 怎么 一 回 事 ?

银河 系 只 不 过 是 无 雪 太 空中 的 几 十 亿 个 星系 之 一 。 它 包括 一 千 亿
个 恒星 和 它们 的 行星 ,加 上 星云 .宇宙 尘埃 和 和 气体 以 及 各 种 可 能 有 的 天
体 , 包括 已 知 的 和 未 知 的 ,已 经 观测 到 的 和 未 观测 到 的

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第 三 章 ， 宁 宙 中 的 节律

从 类 感觉 最 深 的 字 宙 节律 是 县 夜 的 循环 交 SH, HBR GE HY
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Ho 植物 和 动物 对 黑夜 和 白天 的 反应 是 各 种 各 样 的 , 有 多 少
种 生物 就 有 多 少 种 反应 。

MBE, 人 科 对 地 球 自转 的 反应 是 十 分 相似 的 。 白天
是 活动 : 工作 、 娱 乐 和 旅行 的 时 间 。 当 夜幕 降临 的 时 候 , 人 们
的 活动 一 般 就 逐渐 减少 了 。

当 我 们 观察 周围 的 世界 时 ， 我 们 看 到 的 生物 界 的 反应 好
象 也 同类 类 的 反应 相似 。 粗略 地 一 看 , 动物 世界 同 我 们 人 交
社会 好 像 是 合拍 的 。

狗 和 笼 中 岛 之 类 的 驯养 动物 对 黑夜 和 白天 的 反应 似乎 同
天 的 反应 很 相似 。 黎明 时 树 上 的 鸟 儿 用 歌声 唤醒 我 们 ; 黄昏
时 它们 的 歌声 又 随 着 日 落 而 消失 。 我 们 在 白天 工作 和 娱乐 ，
动物 世界 也 是 在 这 个 时 候 最 活跃 。 然 而 , 养 猫 的 人 都 知道 , 猫
喜欢 白天 睡 大 觉 。 到 我 们 上 床 睡觉 的 时 候 ， 猪 就 呆 不 住 了 ，
总 想 跑 到 黑暗 的 地 方 去 。 如 果 细 心 观察 猫 在 黑暗 世界 中 的 活
动 ,而 且 假 定 我 们 具有 同 猪 一样 敏 锐 的 视力 ,我 们 就 会 吃惊 地
发 现 ,黑夜 充满 了 令 人 兴奋 的 活动 。 我 们 也 许 会 突然 意识 到 ，

有 许多 双 动 物 的 眼睛 在 紧 盯 着 我 们 。 当然 , 猫 也 许 在 四 处
寻找 伙伴 ， 但 是 也 可 能 在 寻 吏 夜里 活路 的 老鼠 ， 以 便 捉 来 充
饥 。 猫 头 鹰 和 其 他 夜间 况 食 的 动物 对 于 这 样 的 美味 也 是 同样
感 兴趣 的 。 在 问 热 的 夏 夜 , 毫 无 疑问 ,我 们 都 知道 蚊子 在 夜里
最 独 狂 。

猫 同 大 多 数 驯养 动物 不 一 样 ,喜欢 在 白天 睡 大 党 ,而 到 夜晚 就 活跃 起 来

如 果 我 们 在 黑夜 中 观察 几 蛛 ， 就 会 发 现 师 蛛 也 是 在 夜间
织 网 的 。 这 种 活动 从 午夜 开始 ,大约 要 持续 四 个 小 时 。 这 些
只 不 过 是 大 大 小 小 许多 种 习惯 于 夜间 活动 的 -夜行 动物 中 的
几 种 。 这 些 动物 夜间 活动 ,白天 有 睡觉。 白天 活动 ,夜间 睡觉 的
动物 电 做 屋 行 动物 。 层 行动 物 比 夜行 动物 多 得 多 。 从 和 动
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“ 作 有 溃 律 的 反应 的 最 好 例证 。

招 潮 乱 对 黑夜 和 白天 的 反应 比较 特别 。 皮 壳 颜 色 变 深 是
许多 种 动物 运用 保护 色 的 一 个 很 好 的 例子 。 颜 色 变 深 不 仅 使

| 螃 才 可 以 保护 自己 防御 敌人 ,而 且 因 需要 变 深 而 增加 的 色素 ，
又 使 螃 惫 能 够 经 得 起 中 午 强烈 阳光 的 照射 。 植 物 对 层 夜 变化
. 的 反应 就 更 加 复杂 了 。 显 花 植物 并 不 是 都 在 白天 开花 。 有 一

种 芳香 的 开花 烟草 就 是 一 个 很 好 的 例子 ， 这 种 植物 只 在 日 落
以 后 几 小 时 才 开 花 。 有 趣 的 是 , 动 植物 在 黑 瞳 中 的 生活 习惯
继续 保持 着 相互 依存 的 关系 。 动 植物 的 生存 有 赖 于 生物 界 的

平衡 ; 所 以 这 种 相互 依存 关系 是 动 植物 的 生存 所 必需 的 。 夜

间 活 动 的 老鼠 可 供 夜间 活动 的 猫 作 食物 。 同样 , 开花 烟草 和
其 他 夜间 开花 的 植物 可 以 为 夜间 飞 来 飞 去 的 蛾 提供 花蜜 。 反
过 来 ,这 些 昆 虫 又 可 以 帮助 植物 授粉 。

夜间 开花 这 种 特征 也 许 同 花 粉 和 花 密 的 分 泌 有 关 ， 因 为
我 们 知道 ， 某 些 植物 花粉 和 花蜜 的 分 刻 是 按 一 定 的 时 间 表 进
行 的 。 在 自然 界 中 还 有 许 许多 多 这 种 在 时 间 上 协调 一 致 的 例
子 。 动 植物 为 适应 屋 夜 的 变化 而 进行 调节 所 显示 出 来 的 和 谐
和 节律 到 处 可 见 。

除了 花 开 、 花 落 的 周期 变化 以 外 ,有 些 植物 还 在 其 枝叶 上
反映 出 周期 变化 。 举 例 说 , 豆 类 植物 幼苗 的 叶子 定时 抬 超 , 定
时 垂 落 。 白 天 叶子 抬 起 ， 夜 间 叶 子 垂 落 。 如 果 在 半夜 把 一 棵
豆 类 植物 放 在 光 下 照射 , 会 发 生 什 么 变化 呢 ? 它 会 不 会 在 夜
间 “ 醒 来 ”, ARMA eo ARAVA, 看 看 怎么 样 !
一 连 试 它 几 天 ! 更 值得 注意 的 是 光合 作用 所 具有 的 节律 , 光

. 13 加

髓 天 抬 起 ，

的 叶子

豆 苗

省 作 用 是 绿色 植物 最 重要 的 机 能 。

。 ， ”科学 家 们 对 植物 光合 作用 的 过 程 已 经 研究 多 年 了 。 光 合
作用 的 过 程 是 这 样 的 :含有 一 种 叫做 叶绿素 的 绿色 物质 的 植
化 碳 结合 而 产生 一 种 糖 。 在 这 个 过 程 中 所 放出 的 氧 是 光合 作
用 的 副产品 。 如 果 没 有 光线 ,植物 是 不 能 制造 养料 的 ,呼吸 过
程 耻 就 反 过 来 ;所 以 在 夜间 植物 同 动物 一 样 ;吸入 氧 而 放出 二

白 尽 型 的 但 是 ;已 经 发 现 , 单 是 在 白昼 这 段 时 间 里 ,植物 也 表

。 。 现 出 某 些 无 法 解释 的 节律 。 植 物 在 中 午 的 光合 作用 显然 比较

慢 , 即使 光线 、 温 度 和 湿度 都 保持 恒定 不 变 , 也 是 这 样 。 科 学
家 们 同样 无 法 解释 ,为 什么 植物 在 早晨 长 得 最 快 ,而 在 一 天 中
“的 任何 其 他 时 间 里 都 长 得 慢 些 。 有 一 种 非常 有 趣 的 现象 似乎
“ 同 植物 每 天 的 周期 变化 有 关 ， 这 就 是 植物 在 白天 放出 有 机 气
体 。 这 些 气 体 增加 了 大 气 外 层 的 阳 电 荷 , MARU ARBS
。 的 形成 有 确定 的 关系 。 这 些 霸 雾 只 出 现在 陆地 的 上 空 , 特别
， ， 是 森林 地 区 的 上 空 。 这 就 说 明 , 鲁 雾 的 出 现 同 植物 肯定 有 关 。
这 种 堪 雾 的 出 现 具有 周期 性 ,每 天 在 黎明 后 几 小 时 内 最 大 ,这
种 现象 表明 , 煞 雾 的 出 现 具有 一 定 的 节律 ,而且 是 以 太阳 日 为
基础 的 。
我 们 已 经 知道 ， 动 物 和 植物 对 光亮 和 黑暗 有 着 明显 的 敏
感性 。 同 时 ,我 们 还 应 该 认识 到 ,除了 明天 引起 阳光 强度 的 变化

数 的 变化 ,在 地 球 表面 上 ,几乎 所 有 地 方 都 有 这 种 变化 。

» 15 e

| 移 能 够 利用 光 人 能源， 使 来 自 土壤 中 的 水 分 和 空气 中 的 二 氧

氧化 碳 。 如 果 根 据 制造 养料 的 过 程 来 划分 ,那么 ,植物 是 属于

dh, 阳光 还 具有 目 然 的 变化 。 这 是 指 一 年 中 阳光 每 日 照射 时 、

CS epee

这 种 变化 是 由 于 地 轴 并 不 垂直 于 地 球 绕 日 的 轨道 平面 而
造成 的 。 说 得 更 准确 一 些 , 地 轴 与 轨道 平面 所 成 的 角度 大 约
23°, SRL, 当地 球 绕 太阳 公转 时 , 它 的 北极 有 时 朝向 太
阳 ;, 有 时 背离 太阳 。 一 年 中 , 随 着 太阳 在 这 两 个 极限 之 间 的 移
动 * 地 球 各 地 就 出 现 了 季节 的 变化 。

当地 球 北极 开始 朝 着 太阳 倾斜 时 ， 北 半球 的 白天 就 逐渐
变 长 。 随 着 照射 的 时 间 越 来 越 长 和 阳光 更 加 直射 地 面 ; 地 面
所 接受 的 阳光 也 越 来 越 多 , 就 达到 了 最 高 的 温度 。 于 是 夏天
已 经 来 到 了 。 这 时 春天 发 芽 的 种 子 就 要 开花 。 长 时 间 的 光照

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说

春季 是 一 年 里 动 植 物 出 生 和 复苏 的 时 期 。 在 这 个 季节 ， 象 苑 蝇 等
昆虫 从 晴 充 中 晓 化 出 来 ,或 从 卵 中 孵化 出 来

e 16 «

”和 温暖 的 气候 产生 更 多 的 食物 供给 早春 才 出 世 的 幼小 动物 ，
使 它们 逐渐 长 大 。 因为 一 年 当中 春天 是 飞禽 、 两 栖 动物 和 让

行动 物 孵 化 的 时 候 , 也 是 多 种 哺乳 动物 出 生 的 时 候 。 春天 是
一 些 昆虫 从 卵 中 垦 化 出 来 或 从 师 壳 中 飞 出 来 的 时 间 。 春 天 也
是 冬眠 动物 苏醒 过 来 和 移 栖 动物 从 过 冬 的 地 方 归来 的 时 候 。

(AREA A, 树 上 的 叶子 茂密 成 萌 , 到

处 可 听见 屁 下 的 叫 声 , 大 地 是 一 片 光明 ,这 正 是 万 物 生长 的 时
候 。 在 北半球 这 是 夏季 的 七 \ 八 月 ,而 南半球 这 时 却 是 隆冬 季

~
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当 秋 天 接近 北半球 的 时 候 ， 北 方 的 飞鸟 越 来 越 不 安 了 。

不 太 它 们 就 出 发 飞 往 南方 ， 因 为 到 了 南方 又 可 以 过 夏天 了 。

移 体 对 多 种 乌 类 来 说 是 一 种 季节 性 的 现象 。 但 是 , 对 于

”美国 加 利 福 尼 亚 州 卡 皮 斯 特 拉 诺 区 的 燕子 来 说 ， 移 栖 有 一 个

共同 的 是 期 。 它 们 每 年 都 在 三 月 十 九 日 前 后 的 几 天 里 从 南美
洲 飞 到 美国 来 。 然而 , 谁 也 不 知道 这 些 燕子 使 用 的 是 什么 日
历 。

一 群 乌 坚 么 知道 该 在 哪 一 天 启程 呢 ? IES KAKA
的 时 候 , 燕子 在 为 它们 的 离 去 作 准 备 。 一 些 夏天 的 昆虫 在 产
卵 , 幼 虫 在 作 草 。 但 是 ,不 停 地 拱手 作 担 的 星 螂 怎么 知道 什么
时 候 产 卵 呢 ?《〈 星 螂 的 卵 同 雄性 和 败 性 成 虫 不 一 样 , 是 需要 度
过 冬天 的 。) 毛 虫 怎 么 知道 什么 时 候 该 开始 作 草 呢 ?

北方 的 秋天 , 田野 里 一 片 金黄 。 灌木 丛 中 到 处 是 知 更 鸟

的 叫 声 ,它们 在 为 飞 往 南 方 的 旅程 做 准备 。

地 球 绕 地 轴 目 转 , 同 时 又 以 倾斜 的 角度 向 前 运行 ,逐渐 背

e 17 。

但 是 一 群 鸟

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的 现象 。
(ale?

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过 冬 的 时

移 栖 是 大 多 数 乌 类
往 南 方 或 者 飞 回来

身 飞

18 。

动

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”天 变 得 越 来 越 担 了 ， 因 为 地 球 上 的 这 一 部 分 朝 着 衣 离 太阳 的

方向 倾斜

e 是 什么 秘密 信号 告 JRL REPRE ORL HOE? HR
| 在 落叶 上 跑 来 跑 去 ,收集 橡 子 。 在 夏天 ,一 只 活跃 的 松鼠 一 夜
。 间 能 收集 二 十 个 硬 壳 果 , 但 是 在 秋天 , 它 能 收集 三 百 个 之 多 。
— 当 秋 天 产 卵 的 星 蜂 在 凉爽 的 秋 夜 鸣叫 的 时 候 ， 毛 皮 动物 身上

| 的 毛 也 逐渐 厚 起 来 , 准备 适应 冬天 的 低温 。 有 些 动物 在 仿 禁 、

。 ”地 寻 砚 食物 , 准备 冬眠 。 还 有 些 动物 , 象 高 山 牧 场 上 的 廉 , 则
在 寻找 过 冬 的 地 方 。 但 是 它们 怎么 知道 时 间 和 季节 就 要 变化
so? 是 什么 因素 使 得 棕 毛 白 爪 的 小 野 免 身上 的 毛 开始 变 成 白
ERRATA He?

MER RAGA AMR KR ASEAIRE AR FNRI
a 据 太 阳 改 变 颜 色 , 但 却 按照 月 亮 确定 吃食 的 时 间 , 因 此 在 它 感
到 讲 水 即将 涌 来 的 十 分 钟 之 前 , 它 就 会 安全 地 藏 在 洞穴 里 了 。

(RE, 海洋 中 其 他 动物 吃食 的 时 间 安排 同月 球 的 节律 也 是 一
致 的 。 :

太阳 的 辐射 温暖 着 大 洋 的 水 面 。 而 月 球 的 引力 则 影响 着
， 海洋 的 潮汐 。 海 滩 上 的 生命 ,甚至 水 中 的 生命 也 是 一 样 , 都 根
AMMAR AT RI ee LSA,
。 当 涨 潮 被 水 淹没 时 ,就 积极 地 寻找 食物 ,而 落 潮 被 暴露 在 沙滩

由 于 时 ， 就 加 在 紧 闭 的 硬 过 内。 但是， 如 果 你 把 牡 是 拿 到 它们
看 不 到 也 感觉 不 到 海滩 的 地 方 ， 拿 到 离 它们 熟悉 的 水 域 很 远

。 的 地 方 ， 它 们 每 日 活动 和 休息 的 时 间 规 律 同月 球 的 运动 仍然

es。 19 e

的 漫长 冬天 收集 橡 子 、

小 木 鼠 为 即将 到 来

$

秋天

ES ee —

«AT. 实际 情况 似乎 表明 , 几乎 每 种 海 生 动物 都 以 某 种
下 方式 对 月 光 的 变化 或 者 月 球 引力 的 变化 作出 反应 。

| 太阳 和 月 亮 互相 吸引 ,同时 也 都 对 地 球 表面 有 引力 作用 。
”尽管 月 球 的 质量 比 太阳 的 质量 小 ， 地 球 表面 受 月 球 的 影响 却
| 更 大 些 , 这 是 因为 月 球 离 地 球 比 太阳 离 地 球 近 得 多 。 从 根本
”上 来 讲 ， 月 球 引 力 对 地 球 海洋 表面 的 作用 比 对 陆地 表面 的 作

AK, AR ,面向 月 球 的 水 面 升 起 形成 海潮 。 但 是 ,与 此

— 远 , 所 以 引力 也 较 小 。 于 是 , 随 着 地 球 的 自转 , 这 两 个 因 涨 潮
而 凸 起 的 部 分 也 在 地 球 表面 上 不 断 移 动 。 因此 , 沿岸 的 海水

”也 就 交替 地 涨 落 ,白天 和 黑夜 各 涨 落 一 次 。

人 在 利用 海洋 的 时 候 ， 很 快 就 学 会 了 利用 潮水 来 保证 航
海 的 安全 ;涨潮 时 就 进 港 , 退 潮 时 就 出 港 。 人 类 由 于 不 断 努 力
想 征服 自然 力 ,已 经 学 会 了 利用 潮水 的 能 量 来 发 电 ,利用 海水
的 力量 使 巨大 的 发 电机 运转 。

退潮 的 时 候 海滩 上 非常 活跃 。 涨 潮 的 时 候 被 冲 到 海滩 上
的 动物 在 落 潮 时 就 暂时 留 在 海滩 上 。 这 时 , 居住 在 岸上 的 许
多 种 生物 就 很 容易 在 海滩 上 找到 丰富 的 食物 。 人 类 也 不 例
外 ;可 以 拾 到 退潮 后 留 在 沙滩 上 的 蛤 师 。

，， 招 湖 笃 随 着 潮水 的 涨 落 表现 出 一 种 “ 打 游 击 ” 的 节律 。 低
。 潮 时 ,沙滩 露出 水 面 , 招 潮 稻 非常 活跃 ,到 处 找 食 吃 。 高 潮 时 ，

它们 就 静 静 地 在 洞穴 里 休息 。 贻 贝 则 是 靠 海潮 现 食 物 。 贻 贝

DRS AMIE AMER: 贻 贝 在 涨潮 时 张
开 贝 壳 捕 捉 食 物 , 落 潮 时 把 贝壳 紧 紧 地 关闭 着 。

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Roan BeweL

后

» 22 。

二 每 年 五 月 在 美国 太平 洋 沿岸 出 现 一 种 与 海潮 有 关 的 非常
。 ”有趣 的 动物 活动 。 就 在 月 圆 以 后 ,有 一 次 最 大 的 海潮 ,这 时 有
一 种 小 鲈鱼 就 来 产 卵 。 大 群 大 群 的 鲈鱼 突然 被 海浪 带 到 海滩
bo 潮湿 的 鱼 身 闪 闪 发 光 , 它们 在 沙滩 上 捏 动 , POR, 受精 。

但 是 把 它们 冲 来 的 海浪 只 有 一 个 ! 鲈鱼 总 是 等 着 海潮 达到 高
是 峰 后 立刻 冲 向 海岸 的 那 一 个 海浪 。“ 渔 夫 们 ”不 用 冒 多 大 的 险
， 就 能 拣 到 整 桶 的 鲈 色 ， 因 为 它们 已 经 离开 安全 的 深水 域 来 到
海滩 上 实现 它们 传 种 接 代 的 本 能 。

就 连 微 小 的 单 细胞 动物 和 植物 看 来 也 都 受到 潮水 周期 变

化 的 影响 。 眼 虫 营 是 一 种 不 寻常 的 、 微 小 的 单 细胞 机 体 。 眼

虫 营 虽 然 被 当 作 动物 ,但 是 它 的 体内 却 含有 一 些 叶 绿 素 ,这 是
。 绿色 植物 制造 养分 所 必需 的 绿色 物质 。 眼 虫 营 的 活动 周期 是
在 河床 作 垂直 的 上 下 移 栖 。 眼 虫 营 在 英国 的 亚 芬 河 中 特别 明
|， 显 ,这 条 河 的 特点 是 海潮 水 位 非常 高 , 落 潮 时 , 整个 河床 被 厚

“ 厚 一 层 绿色 细胞 所 覆盖。 涨潮 时 ,水 位 开始 上 升 ,这 些微 小 的
动物 就 哆 到 泥土 里 去 了 。 随 着 潮水 退 到 泥 层 表面 以 下 , 厚 厚

的 绿色 细胞 眼 虫 营 又 再 现在 河床 上 。

其 他 有 节律 的 周期 变化 看 来 是 以 周 月 为 基础 的 ， 同 海潮 、

无关 。 这 种 变化 同 某 一 特定 的 月 相 有 关 。 月 相 就 是 我 们 从 地
—— ss 球 上 看 到 的 月 球 反光 部 分 ,这 部 分 根据 地 球 ,月 球 与 太阳 的 相
是 ”对 位 置 , 逐 夜 略 有 变化 。 就 科学 家 目前 所 能 判断 的 来 说 ,这 些
时 ”周期 在 海洋 动物 的 身上 表现 得 最 明显 ,而 且 同 繁殖 有 关 , 鲈 鱼
时 “就 是 一 例 。 在 某 些 月 份 中 的 特定 时 间 里 , 大 群 大 群 的 海 虫 出
上 现在 特定 的 海洋 区 域 , 进行 交尾 。 例 如 , 在 夏天 月 圆 的 时 候 ，

es 23 。

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ak 这 种 虫子 原文 思 Palolo, 又 叫 Bololo, 生活 在 太平 洋 的 一 些 珊 责 确 上 ,每

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第 四 章 .生物 体内 的 时 钟

BAU, RAT ANA SITE AES:
第 一 是 节律 存在 于 物质 世界 的 精确 规律 和 日 常 活动 之 中 ; 第

EEE EE ea is SY
系 着 的 。

二 百 多 年 来 ， 人 们 一 直 把 生物 存在 节律 这 一 现象 看 作 是 ，
一 种 科学 奥秘 。 细心 的 植物 学 家 首先 对 这 一 现象 进行 了 研

究 。 他 们 观察 了 植物 的 叶子 和 卷 须 的 日 常 活动 节律 。 有 趣 的
是 , 某 些 植物 在 一 定 的 时 间 开 花 , 所 以 人 们 可 以 预知 开花 的 时
间 。 根 据 这 一 点 ,有 一 个 科学 家 设计 了 一 只 钟 , 钟 面 上 用 几 种
特殊 的 花 的 图 案 做 标志 ,代替 了 惯用 的 数字 。 后 来 又 发 现 ,人
们 常见 的 鸟 类 也 存在 着 日 常生 活 节 律 。 有 些 鸟 会 在 白天 或 晚
上 的 一 定时 间 醒 来 。 于 是 ,又 设计 出 一 种 钟 面 ,上 面 用 几 种 鸟
的 图 案 做 标志 。

从 那 时 起 ， 尤 其 是 近 五 十 年 来 ， 世 界 各 地 的 科学 家 研究
了 许多 种 动 植物 的 生活 情况 ， 力 求 揭示 生物 存在 节律 这 一 秘
密 。

科学 家 们 实验 范围 之 广 , 所 获 资 料 数量 和 种 类 之 多 ;使 他

们 觉得 很 有 必要 聚 在 一 起 交换 意见 ， 对 所 得 到 的 科学 情报 进
TAH. 组织 和 综合 。 在 种 类 繁多 的 生物 界 早 就 发 现存 在 着

es 26 «

Si). hod Ro dies mb were

PRK, 但 是 ,“ 生 物 钟 "到 底 在 哪里 ”还 是 没有 人 知
Ho 广 - 九 六 O 年 六 月 , 代表 世界 许多 国家 的 二 百 多 名 科学 家
下 在 美国 长 岛 举行 了 国际 讨论 会 ， 大 家 回顾 并 且 总 结 了 已 经 取
得 的 收获 。1 会 上 提出 了 五 十 多 份 长 篇 论文 , 汇集 的 科学 情报
，。 编 成 二 十 六 卷 , 总 计 8,200 页 。 出 席 这 次 大 会 的 科学 家 不 仅
有 生物 学 家 和 植物 学 家 ,而 且 还 有 化 学 家 、 物理 学 家 、 内 科 专
家 ,数学 家 和 心理 学 家 。 为 什么 动 植物 的 习性 会 在 世界 范围
”内 引起 新 的 、 浓 厚 的 科学 兴趣 呢 ? 原来 ,科学 家 们 发 现 动 植物
”的 节律 好 象 与 人 类 的 各 种 问题 有 着 重要 的 联系 。
， ，， 动 植 物 常 常 能 在 不 利 的 自然 环境 中 生存 下 来 。 这 是 为 什
«CBN? 看 来 这 是 因为 它们 的 构造 或 习性 具有 某 些 特征 。 多 年
。 来 ， 科 学 家 们 在 多 数 情况 下 都 用 “适应 性 ?这 个 词 来 解释 这 些
特征 。 我 们 可 以 用 同样 的 方法 比较 容易 地 解释 动 植物 的 节
律 .例如 , 我 们 可 以 说 一 些 动物 是 层 行 性 的 , 因为 它们 适应 白
天 的 光照 ; 另 一 些 动物 是 夜行 性 的 ， 因 为 它们 适应 夜晚 的 黑
。 旱 。 但 这 种 说 法 完全 吗 ? 是 什么 自然 力量 或 物质 力量 支配 着
这 种 适应 性 呢 ?
是 如 果 说 夜行 动物 醒 来 是 因为 它们 适应 黑暗 的 缘故 。 这 样
讲 全 面 吗 ? 光 的 强 弱 变 化 当然 是 不 会 有 声音 的 。 虽 和 然 在 日 落
由 “的 时 候 ;气温 一 般 会 降低 ,这 种 因素 也 不 能 看 作 线 索 。 因 为 哪
AURA. 夜行 动物 到 时 还 会 醒 来 。 夜行 动物 知道 在 夜幕
是 降临 时 醒 来 ; EAC HS Ha ONE WR oh oa, 知道 什么 时 候 钻 出 卵 壳 ;
| MRS Ase. 知道 什么 时 候 钻 出 蔓 壳 。 这 是 “ 谁 * 告 ，
«WRENN? 某 些 鸟 知道 什么 时 候 移 枉 ; 某 些 哺乳 动物 知道
区 - 27»

|

什么 时 候 冬眠 。 这 又 是 乓 入 回 事 ? 很 明显 。 动 植物 为 了 在 经
常 变化 的 恶劣 的 环境 中 生存 下 来 就 必须 具有 一 定 的 办 法 来
确定 已 经 到 了 一 天 之 中 的 什么 时 辰 和 一 年 之 中 的 哪个 地 :hp
更 重要 的 是 , 动 植物 为 了 生存 , CHARS Al. HIN
感觉 到 环境 将 要 发 生变 化 。

锁 头 唐 是 烘 型 的 夜行 动物 。 aA 它 白天 睡觉 Sh LRA ERR

科学 家 们 一 致 认为 ， 动 植物 的 生理 机 能 和 生活 习性 好 象
受 着 某 种 内 在 时 计 的 控制 。 这 种 神秘 的 时 计 称 为 生物钟。
但 是 ， 给 这 种 没有 加 以 解释 的 现象 起 个 名 字 只 能 引起 更 多 的
疑问 。 这 种 神秘 的 时 计 到 底 是 什么 呢 ?

对 动 植物 做 的 大 量 实验 表明 ， 似 乎 存在 着 九 种 互相 联系
而 又 互相 区 别 的 生物 钟 。 有 些 生物 钟 确定 生物 某 些 特定 话 动

es 28 «

| pans, 如 鸟 类 开始 移 栖 的 时 间 。 另 一 种 生物 钟 对 某 些 支配 着
| 二 个 时 期 内 的 逐渐 变化 的 节律 起 着 调节 作用 。 如 鸟 的 生殖 器
| 官 季节 性 的 发 展 和 萎缩 。 最 后 还 必然 有 一 种 生物 钟 , 能 够 使 【
名 多 知道 一 天 之 中 的 确切 时 间 。 这 样 , 尽 管 地 球 和 月 亮相 对 于
上 坟 阳 的 位 置 在 不 断 改变 ,它们 也 能 在 飞行 中 保持 正确 的 方向 。
| 在 这 里 我 们 用 鸟 来 做 例子 ， 是 因为 鸟 很 能 说 明 以 上 三 种 时 计
的 存在 。 其 实 所 有 动 植物 的 体内 都 至 少 存在 着 一 种 上 述 的 生
BB .
， 不仅 对 于 生物 钟 的 种 类 有 许多 种 设想 ， 而 且 对 于 这 些 时
。， 计 通过 什么 方式 在 生物 体内 起 作用 也 有 许多 不 同 的 意见 。 在
一 个 生物 体内 ,是 有 各 种 各 样 的 钟 控 制 着 许多 不 同 的 机 能 和
， 活动 呢 ? 还 是 仅 有 一 只 钟 同时 控制 着 所 有 的 机 能 和 活动 ? 就
和 任 向 一 只 钟 来 说 ,什么 现象 使 它 一 下 一 下 地 计算 着 秒 的 消逝 ?
旺 。 更 使 大 费解 的 是 ,这 只 钟 怎样 以 小 时 、 日 .星期 \ 月 或 以 这 些 时
，， 间 单 位 的 任何 倍数 来 记录 时 间 的 消逝 昵 ? | |
关于 生物 钟 的 这 些 理论 性 问题 ， 几 乎 有 多 少 科学 家 进行
研究 ,就 有 多 少 种 符合 逻辑 的 答案 。

| 科学 家 们 普遍 认为 ,生物 钟 看 来 是 一 种 复杂 的 生理 过 程 。
上 就 某 种 意义 来 说 ， 是 生物 体内 化 学 变化 和 物理 变化 的 结果 。
是 。 虽然 现在 还 不 能 证 实 低 等 生物 (如 病毒 、 细 菌 ) 存 在 着 生物 的
上 节律。 但 是 我 们 完全 可 以 相信 , 生物 钟 的 存在 绝 不 只 局 限于
上 高 等 生物 。 现 在 已 经 用 低 等 生物 做 了 一 些 研究 。

导 科学 家 们 利用 高 倍 电子 显微镜 已 经 能 够 对 单 细 胞 动物 进
FFF. 他 们 发 现 , 这 些小 小 的 低 等 生物 的 某 些 机 能 也 存在

ea 29 。

着 有 节律 的 变化 。 例 如 , 草 履 虫 的 生命 中 枢 一 一 细 胞 核 一 一 的
大 小 以 二 十 四 小 时 为 周期 发 生 着 变化 。 中 午 寺 二 点 时 最 小 ; 然
后 逐渐 增 大 , 到 了 夜间 十 二 点 时 变 得 最 大 。 到 第 二 天 中 午 十
”二 点 , 体积 又 变 成 最 小 。 为 了 把 这 种 节律 的 控制 中 枢 分 离 出

来 , 人 们 对 草 履 虫 做 了 一 系列 的 复杂 实验 。 这 些 实验 包括 对
统称 为 “脱氧 核糖 核酸 分子 的 合成 的 研究 。 这 种 分 子 是 目前

科学 界 所 知道 的 最 大 的 分 子 。 这 些 分 子 已 经 被 证 明 是 所 有 动
植物 活 细胞 的 一 个 组 成 部 分 。 人 们 早 就 知道 , 染色 体 是 遗传

”特征 的 载体 。 实 际 上 ， 染 色 体 就 是 脱氧 核糖 核酸 分 子 。 而 遗
传 某 些 生物 特性 的 基因 已 判定 是 脱氧 核糖 核酸 分 子 内 部 的 特
殊 化 合 物 。 但 是 ， 脱 氧 核糖 核酸 分 子 同 生物 钟 有 什么 关系
We? rere eae
生物 的 所 有 构造 和 机 能 都 有 赖 于 细胞 所 制造 的 蛋白 质 。
虽然 蛋白 质 的 种 类 看 来 是 无 限 多 的 ， 但 是 每 一 种 细胞 只 能 制
造 某 几 种 蛋白 质 。 一 天 之 中 在 不 同 的 时 间 里 ,每 个 细胞 制造
出 不 同 种 类 的 蛋白 质 。 一 个 细胞 在 一 天 的 某 一 特定 时 间 里 制
造 出 哪 种 蛋白 质 ,这 决定 于 基因 中 存在 的 遗传 因子 s

在 用 草 履 虫 所 做 的 精心 实验 中 ， 人 们 觉得 有 必要 在 一 天
“的 不 同时 间 里 , 把 脱氧 核糖 核酸 分 子 分 离 出 来 。 分 离 过 程 当
然 会 使 这 种 在 培养 基 中 大 量 培养 的 单 细 胞 动物 遭 到 破坏 。 实

验 是 通过 一 个 大 的 离心 机 把 细胞 从 溶液 中 分 离 出 来 。 离 心机

在 白天 和 夜里 的 预定 时 间 , 目 动 地 把 一 些 细胞 用 出 。 FRY

细胞 经 过 脱水 ， 然 后 用 化 学 试剂 把 脱氧 核糖 核酸 从 这 些 细胞
中 分 离 出 来 。 这 些 实验 过 程 给 我 们 提供 了 哪些 科学 情报 呢 ? ，

°» 30 e

-脱氧 核糖 核酸 分 子 的 模型 。 脱 氧 核糖 核酸 分 子 是 科学 界 所 知道 的
” 最 大 的 分 子 。 已 经 证 明 ， 脱 氧 核糖 核酸 是 动 植物 的 每 个 活 细胞 的 组 成
部 分 , 它 起 着 传递 某 些 遗 传 特性 的 作用

e 31 。

实验 结果 说 明 ， 每 个 细胞 的 各 个 时 间 间 隔 可 能 和 每 个 脱氧 核
糖 核酸 分 子 在 一 天 的 不 同时 间 里 制造 不 同 种 类 的 蛋白 质 所 需
要 的 时 间 是 一 样 的。 由 于 各 种 细胞 活动 与 细胞 在 一 天 的 不 同
时 间 里 所 具有 的 蛋白 质 有 关 ， 所 以 细胞 的 机 能 也 具有 一 定 的
节律 周期 。 即使 把 单 细胞 机 体 的 细胞 核 去 掉 , 原生 质 剩 下 的
部 分 也 还 保留 着 某 些 节律 。 这 不 正 说 明生 物 钟 是 所 有 生物 中
的 所 有 细胞 的 基本 结构 的 组 成 部 分 吗 ? ”这样 说 也 许 是 正确
的 。 但 是 还 有 许多 事实 说 明 , 一 种 叫 作 激素 的 化 学 物质 也 与
生物 钟 的 作用 有 关 。 人 们 知道 , 激素 是 动物 体内 的 腺 体 分 这
出 来 的 化 学 物质 。 它 影响 着 生物 体 的 构造 和 机 能 。

人 们 用 低 等 生物 蜂 嫌 专门 对 激素 进行 了 一 些 引 和 信人 胜 的 :
研究 。 暗 螂 是 一 种 家 喻 户 晓 的 夜行 昆虫 。 实 验 首先 是 为 了 证
实 激素 的 来 源 。 一 些 激素 是 暗 螂 头 部 的 腺 体制 造 的 。 如 果 把
头 摘除 , 丹 螂 还 能 活 吗 ?

结果 证 明 没有 问题 。 正如 科学 家 们 事先 估计 到 的 那样 ，
摘除 头 部 的 蜂 螂 还 活 了 好 几 个 星期 。 债 人 感到 十 分 奇 径 的
是 , 蜂 螂 失去 了 头 ,也 就 同时 失去 了 它 夜 间 活 动 的 节律 。 这 是
什么 原因 呢 ?

是 不 是 失去 了 视觉 而 破坏 了 这 种 节律 呢 ? 是 不 是 脑子 同
这 种 节律 有 关联 呢 ? ”要 解决 这 个 问题 , 唯一 的 办 法 是 把 一 只
暗 螂 的 头 摘除 ,把 另 一 只 暗 螂 的 脑子 移植 到 它 的 循环 系统 上 。
但 是 ,这 只 暗 螂 还 是 没有 表现 出 有 节律 的 活动 。

BLK TANS. MTA

ADB ESAT OR ABR OM SAL. RIAA

« 32 。

— 部 恢复 了 夜间 活动 的 节律 。 这 证 明 是 一 种 特殊 的 激素 控制 着
| 蜂 螂 的 夜行 节律 。 复 杂 一 些 的 动物 会 不 会 也 是 这 样 呢 ?
是 以 上 这 些 发 现 和 人 们 广泛 研究 的 鸟 类 的 移 栖 节律 有 联系
吧 ?

| “我 们 知道 ， 乌 的 移 栖 节律 是 和 它 的 生殖 生理 变化 分 不 开
的 。 进 行 长 途 移 栖 的 鸟 类 每 年 只 繁殖 一 次 。 它 们 只 是 飞 到 最
和 北部 的 时 候 才 产 卵 。 生 理 变化 的 节律 使 鸟 的 生殖 器 官 在 南 飞
| 之 前 处 于 不 活动 状态 。 而 北 飞 繁殖 之 前 又 变 得 活跃 起 来 。 与
| 生殖 周期 有 关 的 其 他 生理 变化 ,包括 秋 季 移 栖 之 前 换 羽 毛 和

Bi 科学 家 们 认为 ， 鸟 类 和 哺乳 动物 的 视神经 对 光 的 敏感 性 与 它们 的
夜行 或 厌 行 节律 有 一 定 的 关系

ws ° 33 e : '

春秋 两 季 移 栖 之 前 体内 脂肪 的 储存 。 我 们 知道 , 所 有 这 些 生

理 变化 都 受 位 于 鸟 脑 底部 的 脑 下 腺 所 分 这 的 激素 控制 5
特别 值得 注意 的 是 ， 乌 类 和 哺乳 动物 的 脑 平 腺 都 长 在 紧

靠 视 神经 的 地 方 , 可 以 受到 光 的 刺激 。 动物 的 屋 行 和 夜行 节

律 与 它们 对 光 的 反应 有 没有 关系 呢 ? 科学 家 们 认为 可 能 是 有
的 。

例如 ,我 们 知道 ,哺乳 动物 血液 中 某 些 白血球 的 数量 有 着
明显 的 节律 性 变化 。 这 些 血球 的 数量 在 夜间 增 到 最 高 , 白天
降 到 最 低 。 这 种 节律 受 什么 控制 呢 ?

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血球 的 这 种 节律 可 以 追溯 到 从 不 同 腺 体 分 泌 出 来 的 几 种

激素 的 连锁 反应 。 激 起 连锁 反应 的 腺 体 长 在 视神经 附近 。 哺
屯 动 物 的 眼睛 所 接受 的 光 的 多 少 很 有 可 能 以 某 些 方式 控制 着
血液 中 这 些 白 曾 球 的 数量 。

眼睛 是 全 身 对 光 最 敏感 的 器 官 。 日 光照 射 时 间 长 短 的 变

化 会 引起 眼 细胞 的 变化 。 眼 睛 的 这 些 变化 反 过 来 又 影响 着 传
入 丘脑 下 部 的 神经 冲动 。 丘脑 下 部 是 脑子 的 一 部 分 , 控制 着
身体 的 许多 机 能 。 丘 脑 下 部 的 某 些 神经 细胞 控制 着 位 于 它 的
底部 的 脑 下 腺 的 活动 。

FAL, BE IRANI EDR.
放 到 血液 中 的 肾上腺 激素 引起 身体 的 变化 。 现 在 可 下 的 唯一
结论 ,是 光 在 影响 生理 变化 方面 起 着 某 种 作用 ,这 种 作用 是 以
一 种 非常 间接 和 复杂 的 方式 通过 眼睛 实现 的 。

但 是 ,用 光 的 刺激 来 解释 并 不 是 完整 的 答案 。 例 如 ,E 不

能 解释 为 什么 生来 就 没有 视力 的 动物 也 能 显示 出 象 有 视力 的

e 34 。

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区
4

四

上
4

动物 一 样 的 节律 性 。 这 就 产生 了 这 样 的 问题 ， 丘 脑 下 部 会 不
会 就 是 一 种 由 遗传 事先 安排 好 的 生物 钟 呢 9 Art, 我 们 可 以
暂时 不 去 考虑 这 个 难题 ， 让 我 们 先 看 一 看 除了 生物 的 血液 成
分 外 ， 还 有 哪些 生理 变化 是 在 某 方面 由 生物 所 感受 的 光 的 多
少 来 控制 的 。 我 们 已 经 谈 到 的 某 些 节律 是 怎样 受 这 种 光 的 影

响 的 ?

多 年 来 ， 科 学 家 们 一 直 用 动 植物 对 温度 变化 的 敏感 性 来
解释 它们 的 某 些 每 天 的 和 季节 性 的 节律 。 就 动物 来 说 , 科学

过 去 曾 认 为 ， 晴 蝶 和 蛾 的 幼虫 在 秋天 变 成 晴 是 由 于 气温 降低 和 它
们 喜欢 吃 的 食物 减少

e 35 。

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家 们 往往 认为 ， 它 们 能 否 得 到 所 需 特定 食物 是 引起 变化 的 原

因 。 过 去 曾 认为 , 蝴蝶 和 蛾 的 幼虫 在 秋天 变 成 晴 是 由 于 气温
降低 和 它们 喜欢 吃 的 叶子 这 类 食物 减少 。 几 乎 每 个 人 都 兽 听 ，

到 过 这 种 错误 的 说 法 : 寒冷 引起 树 的 变化 ,如 秋天 树叶 变色 、
脱落 等 等 。 但 是 现在 我 们 已 经 知道 , 动 植物 生活 的 这 种 变化
实际 上 是 对 光照 时 间 长 短 和 强 弱 变化 的 反应 ， 而 不 是 对 温度
变化 的 反应 。 动 植物 都 有 控制 内 在 过 程 的 感光 器 。 对 植物 和
简单 动物 来 说 , 受 光 照射 的 细胞 起 着 感光 器 的 作用 ,复杂 一 些
的 动物 , 则 是 由 眼睛 感光 的 。

”有 些 科学 家 似乎 总 是 急于 给 一 些 现象 起 有 意义 的 名 字 。
不 久 前 , 他 们 曾 造 出 “光照 期 "这 个 词 。 光 照 期 当然 是 指 日 光
说 的 。 广 义 地 讲 ， 生 物 对 日 光 的 敏感 性 和 反应 叫做 光照 期 效
应 。 但 由 于 地 球 表面 大 部 分 地 区 日 光照 射 的 实际 时 数 随 着 季

节 的 不 同 而 不 同 ,所 以 ,光照 期 效应 实际 上 指 的 是 动 植物 为 适 “

应 日 光照 射 时 间 长 短 的 变化 和 光照 强度 而 进行 的 调节 。 这 个
含义 似乎 清楚 地 表明 ,对 光照 期 的 反应 ,也 就 是 所 谓 光 照 期 效
应 , 同 生物 钟 是 一 回 事 。 但 是 问题 并 不 这 委 简 单 ,虽然 光照 期
效应 对 于 生物 钟 的 研究 有 重要 的 关系 ,必须 加 以 考虑 ,但 这 只
是 许多 看 来 有 关 的 现象 之 一 。 科 学 家 们 还 不 能 确定 光照 期 效
应 和 生物 钟 到 底 有 什么 联系 。 不 过 , 目前 我 们 将 暂时 假定 光
照 期 效应 就 是 生物 钟 。

种 西 红 杭 有 经 验 的 人 都 知道 ， 光 对 于 液 汁 丰富 的 西红柿
的 生产 和 成 熟 有 特殊 关系 。 看 来 西红柿 在 阳光 充足 的 条 件 下
长 得 很 好 ， 而 在 背光 的 地 方 结 出 的 果实 就 很 少 。 秋 天 ,目光

es 36 。

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这 些 一 般 的 常识 会 使 人 相信 ， 如 果 长 时 间 的 光照 对 西红柿 生
长 有 好 处 的 话 ， 那 委 持 续 不 断 的 光照 不 是 更 好 吗 ? 但 是 这 种
设想 对 不 对 呢 ?
«= 为 了 增加 西红柿 的 产量 ， 一 些 种 植 商 品 西红柿 的 人 在 一
和 天 三 十 四 小 时 内 持续 不 断 地 用 人 造 光照 射 种 植 的 西红柿。 奇
EE, 西红柿 不 但 没有 长 得 更 好 , 没有 结 更 多 的 果实 , 反而
| 生病 死去 。 昌 然 光 对 于 所 有 植物 的 生长 都 是 不 可 缺少 的 。 但
上 是 很 明显 ， 植 物 对 于 光照 时 间 的 长 短 和 强度 的 耐 受 性 是 有 一
。 定 限度 的 。
， 职业 花 匠 们 懂得 必须 使 光照 期 和 黑暗 期 之 间 保持 适当 的

?
Ne 法

平衡 。 多 年 来 , 他 们 知道 , 控制 暖 房 的 光照 情况 ,就 有 可 能 使

植物 开花 的 时 间 同 一 些 商 业 上 容易 获 利 的 时 间 取 得 一 致 。 这
二 样 ， 任 何 地 区 的 花 匠 都 能 够 为 圣诞 节 ( 十 二 月 二 十 五 日 ) 提 供
一 品 红 , 使 百合 花 在 复活 节 (春分 月 圆 后 第 一 个 星期 日 ) 盛 开 ，
和 证 这 些 花 随 着 人 们 的 心意 开放 。 这 种 技术 对 今天 的 花 匠 们 来
| 说 倒 不 算 太 重要 ， 因 为 盛开 的 鲜花 现在 可 以 从 世界 任何 一 个
| 更 区 很 快 地 运 来 。 但 是 , 这 对 于 科学 家 们 研究 生物 钟 却 是 非
上 常 重要 的 。 很 明显 , 诱 使 或 抑制 植物 开花 不 过 是 光照 期 效应
| 的 一 个 方面 。
对 光照 期 效应 进行 一 系列 研究 的 结果 ， 过 去 曾 把 动 植物
下 分 为 “长 日 生物 ”和 “ 短 日 生物 ”两 类 。 人
， 花 秆 物 显然 容易 对 日 光照 射 时 数 的 逐日 增加 作出 反应 。
是 动 植物 属于 “长 日 "类 。 大 多 数 常见 和

37 «

AAU DRS EN RTGS Rowe
WEF GA’ imi BEKRRE, ENRF—
类 。 菊 花 和 鼠 尾 草 是 两 种 常见 的 短 日 植物 。 那 么 我们 怎样
能 在 秋天 这 个 正常 的 开花 季节 前 得 到 盛开 的 菊花 呢 这 只 需
要 每 天 把 它们 在 黑暗 处 多 放 上 几 小 时 ， 延 长 黑暗 期 就 行 了 。

RseAsh: nenexrnen: cxmnrne
ASEZA, MAEM MOB RM ATi
| 2S. 但 是 , 用 大 豆 这 种 典型 的 短 日 植物 所 进行 的 农业 实验
国 却 使 人 们 获得 了 出 奇 的 发 现 。 如 果 在 每 天 半夜 仅 用 一 分 钟 的
县 时间 用 光照 射 大 豆 ， 它 们 开花 的 时 间 就 会 推迟 ! 黑夜 里 插 进
| 科 短 的 照明 时 间 对 植物 来 说 就 意味 着 缩短 了 黑 晓 期 。 这 使 研
RARE. TAT, 原来 植物 的 光照 期 效应 是 对
黑暗 期 长 短 的 反应 , 而 不 是 对 光照 期 的 反应 ! 就 是 最 微弱 的

， 天 造 光 也 会 取得 同样 的 效果 。 于 是 科学 家 们 就 想 知道 植物 的
上 全 部 枝叶 是 否 对 光 的 变化 都 同样 敏感 。 他 们 用 一 株 大 豆 做 了
| 三 个 实验 。 这 株 大 豆 的 全 部 叶子 ,除了 一 个 叶片 外 ,都 经 历 了
时 站 时 的 黑暗 期 。 通 常 这 会 推迟 大 豆 的 开花 时 间 。 但 是 , 如 ，
果 让 那 一 个 叶片 经 历 十 六 小 时 的 黑暗 期 ( 比 原 来 的 时 间 多 一
上 俗 ), 那 么 ,大 豆 就 会 按照 正常 的 时 间 开花 ,就 好 象 全 部 枝叶 都
和 让 在 黑暗 的 地 方 一 样 。 你 看 ,只 延长 一 片 叶子 的 黑暗 期 ,这 种
| 透 使 开花 的 条 件 就 会 影响 到 全 株 植物 ! 这 些 现象 使 我 们 认识
到 , 光 由 期 反应 是 极度 敏感 的 ,并 且 在 整个 生物 体 的 各 个 部 分
。 都 可 能 有 某 些 生物 钟 在 起 作用 。
.未 着 真正 的 科学 研究 精神 ， 研 究 人 员 不 愿 仅仅 根据 一 组
实验 的 结果 就 全 面 修改 他 们 关于 光照 和 黑暗 的 相对 重要 性 的
理论 。 他 们 很 想 知道 , 如 果 中 断 光照 时 间 是 否 会 发 生 同 样 的
反应 。 他 们 的 设想 是 以 这 样 一 种 可 能 性 为 基础 的 ， 这 就 是 :
， 中断 了 光照 时 间 对 植物 来 说 就 等 于 缩短 了 白天 的 时 间 。 但

e 39 e

是 ,在 中 午 把 植物 短 时 间 放 在 黑暗 中 ;它们 开花 的 时 间 并 没有
变化 。 这 种 现象 看 来 证 实 了 这 样 一 条 理论 : 光照 期 效应 是 对
黑暗 期 长 短 变化 的 反应 ,至 少 对 植物 来 说 是 这 样 。

根据 目前 用 动物 做 的 大 多 数 实验 的 结果 ,似乎 可 以 很 定 ，
动物 的 光照 期 效应 是 对 光照 时 间 长 短 的 反应 。 但 是 有 一 些 实
验 表 明 , 动物 正常 的 生活 周期 需要 有 最 起 码 的 黑暗 期 。 对 一
eieamapbguemenanmmiimtetlie 不

它 就 不 作 曹 。 玉 米 蜡 虫 对 于 这 种 时 限 也 有 同样 的 反应 。 它
eee muvee + 409, a
的 研究 可 能 会 证 明 ， 在 进化 程度 上 比较 高 级 的 动物 同样 会 需
要 最 起 码 的 黑暗 期 。

以 上 上 谈 到 的 全 部 实验 所 使 用 的 光 只 限于 白光 。 太 阳光 和
= ie tec Zi i ST A AE AS

EK ALi 2 /> BB DG NINH RL, ZI BE AR SS HEA

+ 40 «

CRAM ACE ARM. EHR AMBAA CE
”的 波长 。 红 光波 长 最 长 紫光 波长 最 短 。 比 红 光 的 波长 还 长
的 叫做 红外 线 , 比 紫 光 的 波长 还 短 的 叫做 紫外 线 。 光 的 波长
“对 植物 的 生长 有 什么 影响 呢 ? 为 了 找到 这 个 答案 , PSR
又 进行 了 一 系列 实验 。

一 个 有 趣 的 发 现 是 : 植物 对 紫外 线 特别 敏感 。 科 学 家 们
“还 了 解 到 ,如 果 植 物 直 接 暴 露 于 光线 的 时 间 过 长 ,就 会 遭 到 损
，， 伤 。 在 所 有 的 色光 中 ,就 改变 植物 开花 时 间 来 说 ,最 有 效 的 是
。 红 光 。 在 红 光照 射 下 ,玉米 苗 的 根 能 加 快 生长 ,普通 项 豆 的 芭
”和 根 都 能 加 快 生 长 。 红 光 还 能 加 快 蕊 童 种 子 发 芽 的 过 程 。 但
， 是, 用 红外 线 照射 却 得 到 同上 述 反应 相反 的 结果 :红外线 会 、
”抑制 植物 的 开花 和 种 子 的 发 芽 。

人 们 也 普 用 各 种 波长 的 光照 射 过 各 种 动物 ， 看 看 对 它们
的 节律 有 没有 影响 ,以 及 有 什么 影响 。 结 果 发 现 ,前 面谈 到 的
单 细胞 动物 草 履 虫 的 交配 节律 受 白光 的 影响 。 在 正常 情况 下
草 履 虫 只 能 在 白天 交配 。 但 是 , 如 果 把 它们 持续 地 放 在 黑暗
处 ,它们 能 在 任何 时 间 交 配 。

在 另 一 些 实验 中 ， 人 们 让 生长 着 草 履 虫 的 一 系列 培养 基
分 别 受到 不 同 波长 的 光 的 照射 。 结果 发 现 , 某 些 波长 的 光 也
能 改变 草 履 虫 的 交配 节律 。 这 说 明 不 仅 白光 、 而 且 某 些 其 他
二 ”颜色 的 光 也 能 影响 用 脱氧 核糖 核酸 分 子 合成 蛋白 质 的 过 程 。
如 果 受 到 色光 的 干扰 ,整个 周期 就 要 重新 安排 , 重新 开始 , 但
却 是 在 一 天 之 中 的 不 同时 间 开 始 的 。 还 有 一 些 实验 是 让 蝙蝠
暴露 于 各 种 颜色 的 可 见 光 中 ,研究 结果 告诉 我 们 , 光 的 颜色 和

站 才 1 e

tweoeeeen
Aebwen scene sie

eave KRAEMER, SERINE NA
与 宇宙 间 许 多 节律 中 的 一 个 吻合 。 看 来 很 明显 , 动 植物 对 光
nee LLL, AK
控制 着 动 植物 的 生理 和 习性 。
我 们 有 雄辩 的 证 据 可 以 说 明 ， 生物 体 中 确实 存在 着 忆 律 。 - 浊
CLAM AERC. A, WRT
PUVA TORE A AR, IB, 科学 家 们 就 要 面 —

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© 426

第 五 章 ， 生 物 钟 的 茶 些 解释

Yak, RT ON wR Bo
”太阴 日 之 类 的 宇宙 节律 有 关 的 。 但 是 , 在 千差万别 的 生物 界
， 中 ,有 无 数 的 节律 , 从 它们 的 频率 来 看 , 似乎 同 太阳 的 升 起 或

2。 月亮 的 落下 以 及 潮汐 的 涨 落 并 没有 什么 关系 。 那 些 同 太阳 日

或 太阴 日 相 比 周 期 很 短 的 节律 , 我 们 怎样 来 解释 呢 ? 怎样 解
RAMP RVR LAOH TES BURR
动物 肠 内 在 输送 被 消化 了 的 食物 时 的 肌肉 收缩 ， 能 不 能 同 某
种 宇宙 节律 联系 起 来 呢 ?
科学 家 们 认为 ,这 些 调节 生物 体内 部 功能 的 节律 , 乃 是 属
于 “内 源 2 节律 ,也 就 是 说 ,来 源 于 生物 体内 部 的 作用 。 有 些 科
学 家 认为 ,内 源 节律 的 周期 是 预先 由 基因 确定 下 来 的 ,因此 是

遗传 性 的 。 这 些 科 学 家 认为 ,一 些 特 殊 的 身体 细胞 ,组织 或 妖

官 是 由 生物 体 户 图 有 的 守 时 机 制 控制 着 的 ， 而 这 种 情 次 又 是

”在 进化 过 程 中 形成 的 结果 。

如果 把 内 源 节律 看 作 是 内 部 原因 引起 的 ,那么 ,这 些 节律
一 定 与 新 陈 代谢 率 、 即 生物 体内 复杂 的 化 学 物理 变化 的 发 生
率 有 着 十 分 密切 的 关系 。 大 家 知道 , 生物 体 的 新 陈 代谢 率 随
着 其 周围 温度 的 升 高 而 加 快 。 许 多 实验 也 已 经 表明 , 新 陈 代
谢 率 可 以 用 某 些 药物 和 其 他 一 些 化 合 物 来 加 快 或 减 慢 。 内 源

@ 43 «

节律 同 新 陈 代谢 一 样 ， 通 ee ein
快 或 减 慢 。
多 年 来 ， 有 些 科 学 家 满足 于 将 生物 有 节律 的 屋 夜 相间 的
功能 和 习惯 当 作 十 分 缓慢 的 内 源 节律 的 表现 。 对 于 某 些 内 源
节律 恰巧 同 太阳 或 月 亮 升 起 的 周期 相同 的 现象 ， 好 像 不 必 去
研究 。 说 来 也 巧 , 有 些 内 源 节律 甚至 从 一 个 秋季 延伸 到 下
个 秋季 ,如 鸟 类 移 栖 和 动物 冬眠 就 是 这 样 。 但 是 ;还 有 些 科 学
家 却 认为 , 这 些 在 时 间 上 有 联系 的 现象 并 非 只 是 巧 舍 对 这
些 周 期 长 的 节律 、 特别 是 对 那些 与 太阳 日 有 联系 的 下 生计
更 仔细 的 研究 ,导致 了 某 些 惊人 的 发 现 e
例如 ,有 一 位 科学 家 推测 , 招 潮 蟹 的 节律 会 像 其 他 一 些 内
aay _eemeeiioen. 5 Te
so EIA KARI T ARTA BM ee
温度 逐渐 变化 ,从 25°C 降 到 16"C, 又 降 到 6"C5 十 分 接近 水 的 :
冰点 。 但 是 ,甚至 在 这 个 温度 下 ,颜色 变化 节律 仍然 没有 变化 s
实际 上 , 这 个 节律 同 太阳 日 非常 一 致 。 这 个 节律 同 其 他 肉 源
节律 确实 不 一 样 , 因为 它 的 频率 不 受 温度 变化 的 影响 ! 这些
发 现 引导 人 们 去 对 其 他 动物 的 内 源 节律 进行 更 详尽 的 研究 <
科学 家 们 也 极 想 知道 ,如 果 将 一 些 夜行 动物 ,如 仓鼠 老

孔 和 蜂 螂 , 放 在 用 光 连 续 照 射 的 环境 中 ;它们 的 节 竺 会 有 什么
变化 。 它 们 是 否 仍然 在 夜间 活动 ? 例如 , 作 这 样 一 个 实验
经 常 在 夜间 出 来 活动 的 老鼠 放 在 带 有 转动 轮子 的 秒 子 里 < 轮
子 上 装 有 自动 记 数 器 和 自动 计时 器 ， 可 以 表明 何 时 轮子 开始 “了
转动 以 及 转动 了 多 长 时 间 。 这 些 老鼠 在 相同 的 温度 和 和 连续 的

me 44 «

光照 下 过 了 几 个 是 期 ， 但 是 ， 它 们 睡眠 和 活动 的 时 间 仍 然 同
实验 室外 面 正常 昼夜 变化 的 节律 几乎 完全 一 致 ! 这 一 点 很 重
要 ; 国 为 从 环境 中 得 不 到 白天 和 黑夜 的 信号 时 ,这 种 节律 仍然
在 起 作用 。 在 实验 室内 的 连续 光照 和 恒温 条 件 下 所 保持 的 节
律 称 为 “ 自 激 ”节律 。

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| LM AAT, RIK HR IE EEE
明 而 温度 不 变 的 环境 中 ,它们 照常 到 了 夜间 就 活跃 起 来
继续 用 老鼠 做 实验 ,又 得 到 一 项 重大 发 现 。 根 据 观 宗 ,在
连续 光照 下 ， 节 律 周 期 ( 即 相 邻 两 次 醒 来 的 时 间 间 隅 ) 逐 渐 缩
短 ， 以 臻 最 后 少 于 二 十 四 小 时 。 同 太阳 日 的 二 十 四 小 时 周期
近似 相等 的 自 激 内 源 节律 叫做 似 尽 夜 节律 *。 似 层 夜 节律 的
周期 长 短 不 等 ,最 短 只 有 十 八 小 时 ,最 长 可 达 二 十 八 小 时 。

““ 似 尽 夜 ?一 词 是 哈 尔 伯 格 博士 CFranz Halberg) 五 十 年 代 初 期 在 马 萨 诸
塞 州 坎 布 里 奇 学 院 和 医院 创造 的 。

e 45 。

在 实验 室 中 光亮 和 黑暗 交替 的 人 为 控制 条 件 下 ， 已 经 观
察 到 一 些 夜行 动物 的 正常 活动 方式 受到 颇 不 寻常 的 干扰 吕 如

果 光 亮 和 黑暗 交替 的 周期 各 为 十 二 小 时 ,动物 表现 正常 ,活动
时 间 是 从 下 午 六 时 到 第 二 天 早上 六 时 这 段 通常 是 黑夜 的 期
间 。 然 而 ,在 这 以 后 如 果 把 动物 放 在 洛 黑 的 暗室 内 ,其 节律 立
即 变 成 目 激 的 和 似 屋 夜 的 ,周期 的 开始 逐日 提前 ,整个 周期 逐
渐 长 于 二 十 四 小 时 。

另 一 方面 ， 让 动物 经 历 了 正 稼 的 十 二 小 时 光亮 和 十 二 小
时 黑暗 周期 以 后 ,又 把 动物 放 在 连续 光照 的 环境 中 ,此 时 就 会
出 现 似 屋 夜 节律 ,并 且 持 续 一 个 阶段 , 最 后 终于 失调 , 以 致 完
全 没有 任何 节律 的 迹象 。 在 再 经 历 一 系列 的 正常 周期 以 后 ，
如 有 果 接 着 进入 一 段 完全 黑暗 的 周期 ， 又 会 出 现 通 稼 的 似 屋 夜
Te. AR. 出 乎 意料 地 ， 节 律 周 期 分 成 两 种 截然 不 同 的 自
激 周 期 ,一 种 周期 趋向 提前 ,而 另 一 种 则 趋向 于 推迟 。

已 经 对 许多 似 层 夜 节 律 进行 了 广泛 的 研究 ， 并 对 许多 种
动物 在 活动 方面 和 生理 功能 方面 进行 了 核实 。 总 的 说 来 , 置
于 连续 光照 实验 下 的 夜行 动物 的 似 屋 夜 周期 一 般 短 于 二 千 四
小 时 。 反之 ,始终 放 在 黑暗 中 实验 的 层 行 动物 的 似 屋 夜 周 期
一 般 比 二 十 四 小 时 长 。

用 招 潮 租 研究 温度 变化 的 作用 时 ， 又 发 现 了 -一个 有 关 似 “下

尽 夜 节律 的 使 振 奉 的 事实 。
在 一 个 实验 中 , MIME TECH, 水 温 保持 接近 冰点 ，

长 达 六 小 时 。 然 后 ， 把 水 迅速 加 热 到 室温 。 结 果 得 由 了 一 种

RGB A: 招 讲 艇 颜色 变化 的 时 间 推 迟 了 六 小 时 ! 本

s 46 。

RMR ME TARR, A AMAEBIT FLAAAA
钟 时 颜色 才 变 得 最 深 。 虽 然 一 般 温度 变化 没有 改变 生物 钟 的
速度 ,但 是 ,剧烈 的 温度 变化 已 明显 地 使 生物 钟 停摆 六 小 时 !

果 蝇 也 被 用 作 实 验 的 对 象 ， 因 为 果 蝇 也 表现 出 一 种 似 层
夜 节律 ,然而 果 蝇 这 种 节律 同 它们 的 生殖 周期 有 关 。 RM
一 种 很 小 的 昆虫 , 在 发 育 过 程 中 要 经 历 四 个 阶段 : 卵 , 幼虫 ，
MA. PREM LOK ROR, 在 室温 下 一 般 经

果 蝇 的 成 虫 通常 在 破晓 时 分 从 晴 党 中 羽化 出 来 (A)。 如 果 蝇 卵 在
黑暗 中 生长 ,那么 果 蝇 在 一 天 之 内 的 任何 时 刻 都 可 以 羽化 (B)。 在 早期
仿生 名 鲜 一 玫 起来， 成 虫 羽 化 时 刻 同 光照 时
刻 大 致 一 样

e 47 «

rw ba Pe oe bak ae
; . 2S, * ot =
¢

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AAS = AAW Jak Ee a, 进入 休 眼 期 , Ze ad ae

KARR. PATO 五 天 以 后 变 为 成 虫 , 几乎 无 一 例外 ,都

在 破晓 后 不 久 便 从 师 壳 内 羽 化 出 来 。 这 种 羽化 节律 , 如 同 招
潮 志 的 颜色 变化 一 样 , 是 生存 的 重要 因素 。 羽化 后 的 一 段 时
间 里 果 蝇 有 脱水 的 危险 。 假 如 果 蝇 不 在 一 天 之 中 湿度 通常 较
高 的 时 候 ( 如 在 黎明 时 刻 ) 羽 化 ,就 不 能 成 活 。 因 此 , 它 的 生物
钟 就 调整 到 使 它 总 是 在 成 活 机 会 最 大 的 时 候 羽 化 。

如 果 果 蝇 的 各 个 发 育 阶段 全 都 置 于 连续 光照 和 恒温 下 ，
羽化 的 似 屋 夜 节律 没有 变化 。 相继 成 熟 的 晴 仍 在 黎明 时 羽
Ko 甚至 在 这 样 的 条 件 下 培养 了 十 五 代 果 量 之 后 , RUB
节律 仍然 不 变 。

另 一 方面 ， 如 果 使 果 量 的 生活 周期 各 个 阶段 完全 处 于 黑
暗 当中 ,一 天 之 中 各 钟点 羽化 的 成 虫 数目 大 致 相同 。 但 是 ,如
果 完 全 在 黑暗 中 培养 的 正在 发 育 的 果 蝇 的 幼虫 或 是 晴 ， 用 光
短暂 地 照 一 下 ， 几 天 之 后 ， 所 有 成 虫 羽 化 的 钟点 同 它们 受 光
照射 的 钟点 相同 。 正 在 发 育 的 果 蝇 的 生物 钟 可 以 用 闪光 重新
BIE! 这 种 改变 一 个 过 程 或 一 些 现象 的 发 生 时 间 、 使 之 超出
正常 的 周期 范围 的 过 程 被 称 为 “ 调 相 ?。

目前 已 经 研究 了 与 草 履 虫 似 垦 夜 交配 节律 有 关 的 类 似 调
相 作用 。 在 显微镜 下 可 以 看 到 这 些 单 细 胞 动物 通过 接触 和 交
换 体内 物质 进行 交配 。 交 配 一 般 都 在 白天 进行 。

然而 , 实验 人 员 发 现 , RIC Lh
制 这 种 节律 的 生物 钟 似乎 失去 了 作用 。 草 履 虫 随便 在 什么 时

° 48 。

oa

oe — 反 这 些 细胞 暴露 在 光 下 ， 员 要 很 短 的 时 间 ，
。 就 能 重新 校正 生物 钟 ， 结 果 交 配 就 只 能 在 正常 的 时 间 内 进

在 正常 情况 下 ， 单 细胞 小 动物 草 克 虫 在 白 屋 期 间 通 过 接触 及 交换

1 细胞 物质 进行 交配

另外 还 用 招 潮 稻 做 了 一 些 实验 。 在 完全 黑暗 的 情况 下 ，

3 用 飞机 把 招 潮 扔 从 美国 的 一 端 运 到 另 一 端 ， 安 置 在 不 同 的 时

区 内 把 把 湖 钥 从 美国 的 东海 岸 送 到 了 美国 的 西海 岸 时 , 原
” 先 同 东海 岸 日 出 时 间 同 步 的 颜色 变化 节律 仅仅 持续 了 一 段 短
，。 哲 的 时 间 。 然 后 ,这 种 节律 就 逐渐 变化 ,最 后 同 西海 岸 太阳 时

的 节律 取得 一 致 。 植物 钟 对 光 信号 的 反应 在 前 面 已 经 提 到

» 49 。

To 已 经 讲 过 , 豆 科 植 物 有 一 种 节律 表现 为 白天 叶子 拾 起 ; 夜
间 时 子 下 垂 。 这 种 节律 也 已 经 查 明 属于 似 层 夜 节律 。 如 果 豆
科 植 物 在 正常 的 白天 和 黑夜 条 件 下 生长 ， 然 后 受到 连续 的 光

KR Sea RE RT, RAE EHS, BA

AUT Vy, BeteWerie. AMF
周期 是 似 尽 夜 的 ， 而 且 植 物 生理 学 中 包括 的 许多 其 他 功能 的

”周期 也 是 似 屋 夜 的 。 而 且 , 豆 科 植物 所 特有 的 节律 性 反应 也

表现 出 可 以 用 光 来 重新 调整 的 性 质 。
置 于 连续 光照 下 的 豆 科 植物 ,在 其 叶子 下 垂 时 ,使 用 一 东
强烈 的 闪光 照射 ,可 以 重新 校正 它 的 节律 。 对 于 已 经 适应 过

续 光 照 的 豆 科 植物 来 说 ,强烈 的 内 光 相 当 于 黎明 的 开始 ,其 后

每 天 到 了 该 次 内 光 出 现 的 钟点 , 叶子 就 抬 起 来 。 这 又 加 进 了
一 个 变化 因素 。 对 于 刷 律 来 说 , 不 仅 光 亮 似乎 是 一 个 重要 因

素 , 而 且 光 的 相对 强度 也 是 一 个 重要 因素 。 值 得 注意 的 是 ,在

完全 黑暗 中 由 种 子 成 长 起 来 的 植物 没有 似 屋 夜 节律 。

因此 , 似 展 夜 节 律 是 一 种 很 独特 的 节律 。 这 类 节律 甚至

在 实验 室 人 为 控制 的 条 件 下 仍然 起 作用 ,并 且 变 成 目 激 节律 。
它们 的 频率 不 受 温 度 变化 或 化 学 药品 的 影响 。 但 是 , RE
律 的 周期 可 以 通过 温度 或 受 光照 射 而 重新 调整 。

似 屋 夜 节律 所 表现 的 特性 与 典型 的 内 源 节 律 的 不 一 致 ，
是 研究 生物 钟 的 科学 家 们 当前 正在 讨论 的 问题 之 一 。 对 这 大
节律 的 解释 有 两 种 不 同 的 理论 ， 两 个 学 派 之 间 展 开 了 一 场 科
学 大 争论 。

有 一 个 学 派 认为 ,生物 钟 是 生物 体内 固有 的 ,不 依靠 外 界

e 50 。

的 力量 .这 些 科学 家 深 2 ,植物 和 动物 的 内 源 节律 是 进化 过 程
“的 结果 。 他 们 说 ,在 几 百 万 年 中 ,宇宙 的 自然 节律 已 经 在 生物
” 体 基 因 于 打下 了 深 深 的 烙印 。 生 物 中 只 有 那些 能 在 生理 上 和
行为 上 适应 这 些 环境 节律 (如 太阳 日 ) 的 才能 生存 下 来 。 他 们
认为 ,生物 的 节律 可 能 是 遗传 下 来 的 ,因为 每 种 动物 或 植物 都
有 它 自 己 的 特殊 类 型 的 节律 。 甚至 在 同一 物种 内 , 类 别 不 同
的 生物 体 的 节律 也 可 能 不 同 。 这 难道 不 是 表明 进化 的 影响 很

大 吗 ? 另外 , 因为 这 些 节律 在 实验 室 人 为 控制 的 条 件 下 仍然

起 作用 ,它们 好 象 完全 不 受 环境 中 各 种 因素 的 影响 。 这 个 事
实 似 乎 是 内 源 节 律 受 遗 传 控制 的 概念 的 有 力 根据 。

虽然 对 大 多 数 内 源 节律 来 说 ,上 述 理论 是 对 的 ,但 是 用 这
种 理论 却 难以 解释 似 层 夜 节律 。 如 果 内 源 节 律 是 由 遗传 而 来
的 ,那么 ,这 类 节律 很 容易 变 成 自 激 节律 又 怎 委 解释 呢 2 .如果
它们 完全 不 受 环境 影响 而 自行 起 作用 的 话 ， 那 么 ,为 什 委 似
昼夜 节律 的 周期 可 以 用 温度 和 光 之 类 的 环境 因素 来 重新 校正
VE? | :
这 是 另 一 个 学 派 的 科学 家 们 所 提出 的 一 些 问 题 。 这 些 科
学 家 持 有 一 种 完全 不 同 的 理论 ， 一 种 符合 逻辑 而 又 富 于 想象
的 理论 。 这 个 学 派 认为 ,这 些 节律 是 生物 体 的 生理 功能 对 来
自 宇宙 环境 的 某 种 外 部 信号 的 反应 。 它 们 受 外 力 的 调节 ， 是
外 源 的 。 是 否 每 种 节律 都 可 能 受 宇宙 间 不 断 重复 发 生 的 某 种
现象 的 调节 了 呢 ? 这 些 科 学 家 认为 ， 事 情 正 是 这 样 。 持 这 种 理
论 的 人 争辩 说 ,动物 在 恒定 光照 和 恒温 条 件 下 ,虽然 节律 仍然
起 作用 ,但 这 不 能 证 明 这 些 节 律 完全 是 属于 内 源 的 ,因为 还 有
许多 其 他 能 够 影响 节律 的 物质 力量 在 自然 环境 中 起 作用 。 除
此 之 外 ,也 可 能 存在 着 目前 科学 家 还 不 知道 的 有 节律 的 力量 。”
例如 ,实验 室 中 招 潮 蟹 与 潮汐 有 关 的 表现 ,实际 上 可 能 是 大 气
压力 轻微 的 节律 变化 所 引起 的 。 这 并 不 是 无 稽 之 谈 , 因为 大
家 知道 ， 大 气 也 有 由 于 地 球 和 月 球 相对 于 太阳 的 位 置 不 断 变
化 而 引起 的 波动 或 潮汐 。

后 一 种 理论 是 以 一 系列 十 分 不 寻常 的 实验 为 根据 的 。 这
些 实验 首先 用 普通 的 马铃薯 来 做 。 实 验 者 选择 了 马铃薯 ,是 “
因为 它 的 新 陈 代谢 不 仅 具 有 日 节律 ， 而 且 也 具有 年 节律 由 。
于 马铃薯 既 有 养料 ， 又 有 水 分 ， 所 以 可 以 把 它 长 期 密封 在 容 ，

e 52 «

em AMA ERAN SE AY LK, 如 果 在 实验 、
BER SRSSHEASAN, 保持 恒 压 、 恒 温和 黑暗 的 条 件 ，
那么 ， 它 就 不 会 受到 来 自 周 围 环 境 中 任何 能 够 调节 其 新 陈 代

在 用 马铃薯 做 的 一 个 实验 中 发 现 ,即使 马铃薯 与 外 界 隔绝 , 密封 在
一 容 竹内 置 于 暗室 中 , 不 受 外 界 任何 信号 的 影响 ,马铃薯 消耗 能 量 的
速度 也 会 随 着 月 球 的 变化 和 不 断 变 化 着 的 大 气压 而 变化 。 实际 上 , |
铃 苗 能 预报 天 气

e 53 e ;

谢 的 信号 的 影响 。 将 马铃薯 长 时 间 密 封 在 容器 里 ; 24680
乎 不 应 该 会 感觉 到 外 界 的 空气 压力 。 但 是 ,实验 玫 上 明 ， 新 陈
代谢 率 ( 亦 即 消耗 能 量 的 速度 ) 是 随 着 月 球 的 各 种 变化 和 不 断
变化 着 的 大 气压 而 变化 的 。 马 铃 昔 竟 能 预报 天 气 ! 更 恼 大 的
是 ， 密 封 在 容器 内 的 马铃薯 所 消耗 的 能 量 也 不 断 地 反映 出 外
界 的 平均 温度 。 有 某 种 因素 不 断 地 把 每 日 的 温度 和 气压 告诉
给 被 密封 起 来 的 马铃薯。 马铃薯 呼吸 的 变化 和 字 宣 辐射 的 变
化 用 图 表 表 示 时 , 也 可 以 发 现 它们 是 有 关联 的 。 容器 内 的 马
铃 薯 能 够 以 某 种 方式 感觉 到 月 球 的 节律 以 及 某 种 宇宙 空间 力
的 节律 !

如 果 马 铃 昔 好 象 能 感 党 到 某 种 宇宙 力 ， 如 果 从 海滩 获得
的 动物 的 节律 同月 球 的 运行 一 致 的 话 ,那么 , 其 他 的 生物 , 即
使 它们 已 经 同 天 空中 正在 发 生 的 事情 隔离 开 来 ， 是 否 也 能 使
它们 的 活动 同 宇宙 的 活动 取得 一 致 呢 ?

实验 者 用 其 他 各 种 活 的 机 体 来 做 同样 的 实验 ， 这 些 机 休
在 密封 环境 中 仍然 能 活 一 个 时 期 。 各 种 实验 证 明 ; 小 鸡 胚 胎 、
嵘 是、 胡 葛 卜 片 和 海草 的 新 陈 代谢 节律 的 变化 ,也 同上 述 影响
马铃薯 的 环境 力 的 节律 一 致 。 人 们 甚至 还 发 现 , BOR
色 变化 节律 在 某 种 程度 上 同 宇宙 辐射 的 变化 一 致

其 他 一 些 没有 直接 从 事 有 关 生 物 钟 研 究 工作 的 实验 者 ，
也 提供 了 同 这 种 理论 有 重要 关系 的 情报 ,说 明 地 球 物理 力 对 ，
生物 节律 是 有 影响 的 。 例 如 ,大 家 知道 ,甚至 磁场 对 生物 也 有 |
影响 。 若 干 年 前 就 已 发 现 ,把 小 鼠 放 在 强 磁场 内 ,它们 就 不 再
生长。 虽然 难 服 仍 处 于 正常 的 健康 状态 。 (I AT

am 54 。

AT RRATRE CREST

WBE ay Se, HE A IRE RATT

FEB IN FB EAS Fal — LE Tt To

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间 。 如 果 把 蜗牛 从 海滩 上 拿 走 , 放 在 一 个 盘子 里 ,这 些 蜗牛 能
从 盘子 里 慢 慢 疏 出 来 ,离开 盘子 后 ;它们 继续 疏 行 的 方向 是 由
太阳 或 月 亮 的 位 置 来 确定 的 。 但 是 , 如 果 在 蜗牛 的 下 面 放 一

” 块 磁 铁 , 它 们 会 知道 磁场 已 经 发 生变 化 ,并 根据 其 周围 已 变化

了 的 磁场 来 改变 它们 的 胞 行 方向 。 我 们 知道 , 地 球 的 磁场 显
示 出 与 太阳 周期 和 月 亮 周期 有 关 的 节律 性 变化 。 然 而 我 们 却
不 知道 , 娲 牛 怎么 会 感觉 到 磁场 的 变化 。 其 他 生物 是 否 也 像
电 牛 和 马 铃 昔 那 样 能 够 感觉 出 周围 的 电场 或 磁场 的 微小 变化

«Wee

在 另 一 些 实验 中 ， 人 们 发 现 把 扁 虫 放 在 两 块 充 电 的 正 负
极 板 之 间 , 就 可 锯 使 它 改变 方向 ,从 而 表明 扁 虫 能 辨别 正 负电
tho XM ,就 证 实 了 生物 体 不 仅 受 微妙 的 磁力 的 影响 ,也 受 静
电场 的 影响 。 磁力 和 静电 力 是 两 种 自然 力 , 它们 的 变化 在 地

球 上 是 可 以 测量 的 , 而 且 已 经 发 现 , 它们 的 变化 是 有 节律 的 。

上 这 些 节 律 可 能 以 某 种 方式 决定 着 动物 的 一 些 节律 ， 这 样 的 推

， 断 难道 不 合 逻 辑 吗 ? 甚至 地 球 有 规律 的 自转 的 影响 也 起 着 决
， 证 生物 太阳 日 节律 的 作用 , 这 难道 不 可 能 吗 ? 至 少 有 一 种 具
株 的 地 球 物 理 力 可 被 非常 客观 地 分 离 出 来 并 进行 试验 ， 这 就
是 使 生物 体 脱离 地 球 自转 的 作用 。 这 样 做 听 起 来 好 像 很 简
章 ; 但 是 ,实际 情况 向 我 们 提出 了 一 个 问题 ; 地球 上 只 有 两 个

» 55 。

地 方 可 以 进行 这 个 实验 , 就 是 地 理 北 极 和 南极 。 只 有 在 地 球
的 两 极 才能 试验 地 球 自转 对 生物 钟 有 没有 影响 。
人 们 以 坚韧 不 拔 的 毅力 和 科学 实验 所 特有 的 精确 性 ， 经
过 精心 计划 , 几 年 前 在 南极 洲 做 了 这 样 的 一 些 实验 : 实验 的 ，
WR BMY, BATA, xe OR
果 蝇 、 豆 科 植 物 以 及 一 种 真菌 植物 在 实验 室 里 都 具有 似 昼夜
节律 。 实验 前 的 一 些 准备 工作 确实 很 复杂 , 这 些 植物 和 动物
要 放 在 不 透 光 的 容器 内 由 船只 来 运送 。 这 些 不 透 光 容 器 也 可
用 作 实 验 容器 。 除 了 这 个 主要 控制 条 件 外 ,还 有 饲养 .让 动物
活动 以 及 实际 实验 的 要 求 等 问题 。
实验 的 对 象 放 在 暗室 内 从 美国 西海 岸 运 到 新 西 兰 ， 在 这
里 让 这 些 动物 按照 新 西 兰 的 时 间 调 整 它们 的 节律 行为 。 让 它
们 从 早晨 八 点 到 晚上 八 点 受 光照 十 二 小 时 ， 在 前 往 南极 洲 的 ，
途中 以 及 到 了 南极 洲 以 后 ,直到 实验 开始 为 止 ,都 继续 依照 这
样 的 节律 来 安排 。 让 我 们 来 看 看 用 仓鼠 做 的 一 个 典型 实验 的
复杂 程序 。
首先 通过 仔细 的 观察 确定 ， 夜 行 的 仓鼠 已 经 按照 新 西 兰
的 时 间 进 行 活动 了 。 然 后 把 六 只 仓鼠 分 别 锁 在 不 透 光 的 笼子
里 ,里 面 放 有 食物 和 水 。 把 它们 分 别 放 在 不 同 的 转盘 上 ,转盘
的 旋转 方向 和 速度 可 以 调节 并 可 保持 不 变 。 正 如 在 其 他 的 实 ，
验 中 一 样 ,把 它们 放置 在 黑暗 处 ,保持 恒温 。
其 中 有 三 个 转盘 不 用 机 械 操 纵 转动 。 这 三 个 转盘 用 作对
照 物 。 对 照 物 是 每 一 科学 实验 的 必要 组 成 部 分 。 它 可 以 使 实
验 者 证 明 他 的 实验 结果 是 按照 他 的 实验 计划 取得 的 ， 而 不 是 ，

ee 56 。

册 他 没有 意识 到 但 也 可 能 产生 相同 结果 的 某 种 因素 造成 。 不
旋转 的 转盘 上 的 仓鼠 ， 实 际 上 是 在 随地 球 作 逆 时 针 方 向 的 转
动 , 转动 周期 是 二 十 四 小 时 。 另 三 只 笼子 以 二 十 四 小 时 为 周
期 匀速 顺 时 针 转 动 着 。 这 三 只 笼子 实际 上 没有 经 受 地 球 的 转
动 , 因 为 它们 转动 的 方向 与 地 球 自 转 方向 相反 ,但 转速 完全 相
lo 这 种 不 寻常 的 实验 进行 了 大 约 十 天 , 这 个 期 间 内 仓鼠 的
活动 情况 都 自动 地 被 记录 下 来 。 把 对 照 组 的 活动 节律 和 实验

喜欢 在 夜间 话 动 的 仓鼠 在 实验 室内 表现 出 良好 的 似 娠 夜 节律 , 所
以 仓鼠 是 生物 节律 实验 的 一 种 理想 实验 对 象

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kas: -这 些 试验 说 明了 什 女 问题 号 只 是 说 明 地
球 自转 似乎 同 似 昼夜 书 律 无 关 * 但 是 ,以 生物 体内 的 循环 节律 一
和 其 他 环境 力 之 间 的 相互 关系 为 依据 的 理论 并 没有 被 否定 。

地 球 永恒 的 有 节律 的 自转 是 同 似 脐 夜 节律 有 着 最 明显 的
联系 的 一 个 环境 因素 ， 所 以 非常 容易 把 地 球 自转 当 作 引 起 生
物 节律 的 原因 。 这 里 可 能 是 一 些 我 们 目前 还 不 甚 了 解 的 力量 4
在 起 着 作用 。 - 理

e 58 。

第 六 章 空间 实验

人 们 已 经 知道 ,地 球 引力 的 大 小 是 波动 起 伏 的 ,大 概 所 有
天 体 的 引力 和 其 他 更 加 复杂 的 地 球 物 理 因素 也 是 如 此 。 地球
引力 增 天 或 减 小 的 变化 是 受 太 阳 系 甚至 可 能 受 太阳 系 以 外 的
其 他 天 体 引力 作用 的 结果 。 换 句 话说 , 距离 地 球 比 较 近 的 太
， ， 阳 ;` 月 球 和 其 他 行星 在 轨道 上 运行 的 速度 不 同 ,它们 在 各 自 轨

”道上 正常 运行 过 程 中 与 地 球 的 距离 也 不 同 ， 这 样 就 引起 了 作
用 于 地 球 的 引力 合力 的 变化 。

在 载 人 宇宙 航行 中 ， 失 重 、 也 就 是 摆脱 引力 的 影响 ， 曾
长 大 干 四 天 之 久 , 这 并 没有 对 人 体 生 理 产 生 有 害 的 作用 。 而
用 老鼠 做 的 实验 却 表 明 ， 引 力 对 生物 寿命 是 起 消极 作用 的 因
素 。
在 实验 室 中 消除 引力 作用 的 方法 是 ， 把 动物 或 植物 放 在
大 型 离心 机 上 ,让 它们 围绕 一 个 旋转 中 心 长 时 间 连 续 旋 转 , 同
时 又 让 花 盆 或 笼子 自转 。 在 这 样 的 离心 机 上 两 只 肉 鼠 活 了 四

十 毛 个 月 ， 比 这 种 老鼠 在 引力 影响 下 的 正常 寿命 长 十 三 个
月 !

引力 看 来 对 寿命 影响 很 大 ， 但 寿命 反 过 来 又 取决 于 生理
状况 。 在 地 球 上 自 东 向 西 作 直线 旅行 所 感受 的 变化 会 不 会 产
生 我 们 根本 没有 注意 到 的 复杂 的 生理 变化 呢 ? 由 于 天 体 在 字

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宙 中 相对 位 置 的 变化 而 引起 的 地 球 引 力 的 主要 变化 是 有 节律
的 。 既 然 这 样 ， 引 力 会 不 会 是 影响 生物 节律 的 一 个 复杂 的 因
AVE?

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个 答案 的 唯一 方法 是 把 生物 远 远 地 送 往 太 空 ， 使 它们 完全 脱
离 地 球 的 环境 。

为 了 进行 空间 实验 ， 美 国航 空 和 宇宙 航行 局 在 一 万 六 所
年 九 月 七 日 发 射 了 一 颗 专 用 卫星 ， 叫 做 生物 卫 是 2 号。 这
wl De FEHR VINA 190 英里 。 ERK, RE
和 摆 胶 地 球 的 周期 性 变化 对 生物 的 影响 的 问题 上 ， 进 行 了 十

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辐射 屏蔽 } 4

4

三 项 引信 人 胜 的 实验 。 用 来 做 实验 的 生物 包括 麦苗 、 胡椒 属
植物 大 变形 虫 、 药 蛙 卵 面粉 甲虫 .寄生 蜂 、 紫 露 草 、 某 些 种 类
的 细菌 和 果 蝇 的 幼虫 和 成 虫 。

”你 能 想象 到 在 上 述 实验 中 为 了 进行 对 照会 涉及 到 哪些 问
题 吗 ? 首先 ,地 面 上 和 卫星 上 的 生物 实验 必须 同时 开始 ,而 且
必须 为 这 两 组 生物 保持 某 些 恒定 的 条 件 。 如 果 地 面 和 空间 两
组 实验 不 在 同一 时 间 进 行 ,那么 ,空间 实验 就 不 能 与 地 面 实验
进行 适当 的 对 照 。

例如 ， 用 于 地 面 实验 和 空间 实验 的 两 组 受精 蛙 卵 在 卫星

发射 前 必须 保持 接近 冰冻 的 状态 ， 以 便 在 卫星 进入 轨道 前 抑

t

制 它们 的 发 育 。 卫星 进入 轨道 之 后 , 又 必须 细心 地 使 地 面 和
室 间 的 丙 组 娃 卵 获得 适当 的 温度 ,使 它们 开始 发 育 。

进行 辐射 实验 时 ,在 卫星 进入 轨道 之 前 ,要 对 实验 品 加 以
屏蔽 ;以 防止 卫星 自 带 辐射 源 的 影响 。 卫 星 进入 轨道 后 ,又 必
须 在 实验 的 关键 时 刻 ,把 某 些 生物 “固定 下 来 。 另 外 ,还 必 有
在 其 他 的 关键 时 刻 供给 培养 基 。

为 了 获得 这 样 的 生物 实验 所 需要 的 精确 度 ， 就 必须 靠近
运载 火箭 建造 实验 室 , 以 便 在 这 里 为 实验 作 好 准备 。

由 于 从 准备 实验 到 发 射 卫星 这 段 时 间 十 分 紧凑 ， 所 以 发

. 射 前 的 准备 时 间 从 通常 十 六 小 时 压缩 成 四 小 时 。 卫 星 回收 后

的 工作 程序 同样 也 很 复杂 ， 在 回收 后 的 一 小 时 内 就 要 对 实验
进行 分 析 。
为 了 从 实验 中 得 出 结论 ,需要 观察 对 照 变量 .引力 和 辐射

对 摇 脱 了 地 球 周 期 变化 的 直接 影响 的 生物 有 什么 影响 。

”01 。

A. 卫星 发 射 以 前

六

-
上

B. 失重 4 小 时 40 5) ay

rr

C. 失 重 12 小 时 29 分 钟

D.ZHE 17 小 时 40 分 钟

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ROS

由 于 失重 对 胡椒 属 植物 叶子 生长 方向 的 影响 ,使 植物 生长 激素 从 叶子 。
项 部 移 向 底部 ,这 就 使 项 部 植物 细胞 长 得 异常 地 大 ,从 而 使 叶子 向 下 杰 曲

” 辐射 实验 表明 ， 生 物体 受到 了 在 飞行 过 程 中 遇 到 的 辐射

”和 其 他 因素 结合 起 来 的 综合 影响 。 空 间 失 重 实验 所 得 出 的 结
果 、 同 在 地 面 上 将 动 植物 放 在 抵消 引力 作用 的 离心 机 上 得 出

的 结果 相似 。

已 经 发 现 , 胡椒 属 植物 的 叶子 生长 不 正常 。 这 说 明 植 物

“叶子 生长 的 方向 也 取决 于 引力 。 麦苗 看 外 表 很 正常 , 但 发 现

它 的 外 皮 不 是 向 下 弯曲 ,而 是 向 幼 芽 生 长 的 方向 和 侧面 弯曲 。

”失重 对 变形 虫 或 蛙 卵 的 生长 发 育 好 象 不 起 什么 作用 。 在 宇宙

空间 击 胚 胎 发 育成 的 六 只 师 时 看 上 去 和 乎 芝 的 师 蛙 一样 完美
无 缺 。 但 是 由 于 发 射 时 间 的 拖延 , 关键 性 的 第 一 次 细胞 分 裂

“是 在 地 面 上 发 生 的 ,科学 家 们 认为 ,这 对 实验 会 有 所 影响 s

在 空间 受 辐 照 的 面粉 甲虫 的 翅膀 友 现 有 些 异 党。 在 飞行
过 程 中 受到 辐 照 的 肉 寄 生 蜂 比 受 地 面 辐 照 的 肉 寄 生 蜂 的 寿命

RES. 用 三 十 二 棵 幼小 的 紫 露 草 做 空间 辐 照 实验 , 另 有 三

十 三 棵 做 失重 对 照 实 验 ， 在 地 面 上 有 受 辐 照 的 和 未 受 辐 照 的
对 照 组 ， 结 果 没 有 发 现 各 组 植物 的 花瓣 变化 有 什么 明显 的 不
同 。 失重 看 来 在 某 些 方面 加 剧 了 辐射 所 造成 的 损伤 , 例如 使
染色 体 畸 变 。 但 是 科学 家 们 认为 , 必须 在 飞行 后 的 实验 中 把
振动 所 造成 的 影响 除去 ,才能 最 后 确定 这 种 结果 。

“生物 卫星 2 号 ?实验 获得 了 一 项 引 人 注 目的 发 现 ， 即 细

访 在 宇宙 空间 中 比 在 地 面 上 繁殖 得 快 。 这 一 点 可 以 应 用 于 人

类 。 由 于 生物 细胞 , 无 论 是 细菌 还 是 其 他 细胞 有 很 多 共同 之
处 ;科学 家 们 认为 ,在 失重 的 情况 下 , 人 体 细胞 的 新 陈 代谢 率
会 更 高 。 对 卫星 上 细菌 数目 的 早期 统计 表明 , 它们 比 存在 引

es 63 。

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力 的 地 面 上 同类 细菌 的 繁殖 率 高 百 分 之 二 十 到 百 分 立 三 于。
一 个 细菌 度 过 四 十 五 小 时 相当 于 一 个 人 度 过 许多 年 。 所 以 在
宇宙 空间 只 飞行 几 个 星期 ,甚至 几 个 月 ,也 不 会 由 于 细胞 置换
增 快 而 使 宇航 员 受 损害 。 但 是 , 如 果 进 一 步 的 研究 证 明天 的

细胞 在 宇宙 空间 确实 繁殖 得 较 快 ,那么 航程 更 远 的 宇宙 飞船 ，

如 飞 向 其 他 行星 的 飞船 ,就 必须 配备 人 造 引力 设备 , BM, 宇
_ 航 员 就 必须 携带 药物 以 防 自 己 的 身体 细胞 置换 过 快

果 蝇 在 飞行 过 程 中 受到 辐射 引起 的 损害 显著 增加 3 WER
晶 的 幼虫 来 说 ,失重 看 来 显著 加 剧 了 染色 体 的 不 适当 分 裂 ,加
快 了 染色 体 自发 易 位 的 形成 。

失重 与 射线 和 诱发 早熟 之 间 的 相互 作用 也 观察 到 了 。
引力 和 生物 钟 看 来 有 着 无 法 摆脱 的 联系 。

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* 64 «

“De 3 号 ” 曾 把 一 只 猴子 送 上 太空 ， 原 来 希望 进行

二 次 长 达 三 十 天 的 实验 。 这 是 研究 生物 对 失重 反应 的 下 一 个

PR, ANSEL at EASE = TARE Ko
科学 家 们 曾经 希望 这 次 载 猴 飞 行 “ 能 够 打破 生物 处 于 失

重 状态 的 最 长 时 间 记录 。 产 自 缅甸 和 印度 尼 西 亚 的 十 只 多 猴

在 肯尼迪 角 进 行 了 一 年 的 驯养 ， 最 后 选 定 了 一 只 进行 这 次 具
有 历史 意义 的 飞行 。 这 些 四 岁 的 雄 猴 (与 人 的 年 龄 相 比 大 约

相当 于 十 几 岁 的 孩子 ), 每 只 大 约 重 十 五 磅 。 人 们 用 猴子 很 喜

欢 吃 的 食物 做 为 奖赏 , 训练 它们 完成 各 种 各 样 的 任务 。 RY
伯 尼 的 这 只 在 飞行 前 十 二 小 时 才 选 定 的 优胜 宇航 员 被 送

ELTA. CAM WBA A, BRAKES Mas DE

MEME. 重要 的 是 , 科学 家 们 必须 知道 长 时 间 的 失
重 会 不 会 干扰 一 个 宇航 员 作出 决定 的 能 力 。 其 他 仪器 测量 心
CK, 血压 等 项 身体 节律 。 眼 的 活动 情况 和 肌肉 的 状况 也 通
过 无 线 电波 送 回 地 面 。

飞行 只 持续 了 八 天 半 ,没有 能 够 达到 预期 的 三 十 天 ,科学

家 们 为 猴子 的 死亡 感到 非常 失望 。 但 是 所 收集 的 有 关 失 重 作

用 的 资料 , 比美 国 科学 家 以 往 收集 的 资料 多 。 这 一 次 所 获得
有 关 * 伯 尼 ” 的 脑子 ， 心 血管 和 新 陈 代谢 功能 的 资料 达 十 亿 个
信息 单位 。 这 次 飞行 有 许多 发 现 。 其 中 有 一 项 是 科学 家 们 发
现 猴子 身体 的 节律 周期 显然 由 正常 的 二 十 四 小 时 转变 为 二 十
六 小 时 。 虽然 光线 的 变化 以 及 活动 和 取 食 的 时 间 ,都 是 按 白
屋 和 黑夜 各 为 十 二 小 时 的 规律 安排 的 。 但 是 到 了 飞行 的 第 二
天 和 第 三 天 猴子 身体 的 节律 就 开始 偏离 了 二 十 四 小 时 的 周

es 65 «

期 。 美国 航空 和 宇宙 航行 局 的 科学 家 们 认为 , 这 种 现象 可 能
说 明 , 这 是 一 种 " 自 激 ” 周 期 。 这 种 周期 以 身体 自己 的 节律 为
依据 ,而 不 受 外 界 环境 因素 的 影响 。

入

小 小 的 猴子 宇航 员 在 “ 生 斩 卫 星 3 号 ? 里 坐 在 舱 椅 主 进 行 “BIR
猴子 右边 的 手柄 是 取 食 物 用 的 。 RFILBRAUHAALAKKAY

动物 在 宇宙 空间 经 历 的 最 长 时 间 记 录 是 二 于 二 天 这 是
苏联 在 一 九 六 六 年 用 两 只 狗 创造 的 。 人 的 最 高 记录 是 书信
天 ， 是 由 苏联 “联盟 9 号 ”飞船 的 两 名 宇航 员 安 德 烈 ， 尼 十 拉 ，

耶 夫 上 校 和 维 塔 利 ， 谢 瓦 斯 基 亚 诺 夫 在 一 九 七 品 年 六 月 创造
的 。

s 66 。

美国 航空 和 宇宙 航行 局 还 希望 进行 一 次 装载 圳 鼠 的 宇宙
飞行 。 历 鼠 是 一 种 产 于 美国 西部 沙漠 地 区 的 喘 此 目 小 哺乳 动
物 。 它 的 两 舌 上 长 着 具有 一 定 功能 的 颊 袋 。 襄 鼠 这 个 名 字 就
是 由 此 得 来 的 。 诈 鼠 具 有 良好 的 夜行 似 层 夜 节律 。 它 习惯 于
沙 次 环境 , 几 个 月 不 喝 水 也 能 活着 ; 它 能 够 从 干燥 的 种 子 和 杆
物 类 食物 中 吸取 足够 的 水 分 。 还 有 一 个 优点 是 , 这 种 动物 排
汽 的 废物 很 少 。 计划 在 实验 中 , 将 十 只 襄 鼠 分 别 放 进 鼠 舱 的
不 同 舱 室 里 。 这 个 鼠 舱 是 整个 卫星 密封 舱 的 一 部 分 。 这 些 动
物 所 需要 的 食物 将 按照 程序 时 间 表 自动 供给 。 密 封 舱 还 装 有
环境 调节 系统 ,能 供给 避 鼠 呼吸 所 需 的 足够 氧气 ,能 保持 恒 压
和 华氏 78 度 的 恒温 。 象 做 其 他 实验 一 样 , 襄 鼠 舱 将 一 直 保持

聂 鼠 及 可 以 放 进 动物 体内 的 测量 仪器

e 67 e

黑暗 。

这 个 装载 事 鼠 的 卫星 密封 舱 计 划 用 美国 一 个 最 强大 的 火
箭 发 射 开 sags ede 这 个 卫星 将 沿 着 距离 地 球 很 远 的 轨
道 绕 地 球 运转 二 十 一 。 在 这 期 间 , 圳 鼠 的 体温 将 通过 微型
遥测 温度 计 进 行 a 这 些 仪器 经 过 特殊 的 设计 能 够 放 进 这
些小 动物 的 体内 。 同时 也 将 测量 它们 的 呼吸 代谢 情况 ,看 看
密封 舱 内 各 种 浓度 的 氧 和 其 < 他 飞 体 \ 如 须 ) 会 不 会 引起 节律 的

这 种 仪器 是 美国 航空 和 宇宙 航行 局 计划 实验 的 一 部 分 ， 是 专 为 用 于 八
只 老鼠 身上 而 设计 的 。 这 八 只 老鼠 将 在 宇宙 空间 旅行 二 十 一 天 。 仪 器 将 测
量 老鼠 的 体温 、 生 长 情况 ,运动 肌 活 动情 况 和 食物 供给 系统 的 工作 情况

。68 a

变化 。 这 些 生 理 变化 的 测量 结果 将 作为 一 系列 电 脉冲 记载 在
磁带 记录 器 上 ， 这 些 存储 的 情报 可 以 根据 向 卫星 发 出 的 无 线
电 指令 发 回 地 面 控制 站 。
如 果 这 一 切 显得 很 奇特 的 话 ， 那 么 可 以 想 一 想 苏 联 为 发
射 第 一 颗 卫 星 ， 进行 了 多 女 复杂 的 准备 工作 。 科学 家 们 计划
把 正在 发 芽 的 马铃薯 块 送 上 轨道 。 他 们 发 现 , 这 种 普通 的 马
铃 昔 如 果 密 封 在 容器 里 可 以 预报 天 气 , 反 映 室外 的 平均 气温 ，
它 的 呼吸 率 看 来 是 同 某 些 宇宙 变化 相 联系 的 ， 而 这 些 宇宙 变
化 又 与 太阳 和 月 亮 的 周期 有 关 。 当然 , 送 上 轨道 的 马 铃 暮 还
必须 伴随 有 复杂 的 电子 测量 仪器 ， 不 然 就 不 能 帮助 科学 家 们
“ 揭 开 马铃薯 潜藏 的 能 力 的 秘密 。 由 于 马 铃 车 的 新 陈 代谢 率 可
以 通过 它 对 氧 的 吸 进 率 和 呼出 率 来 确定 ， 所 以 就 需要 有 极为
灵敏 的 呼吸 测量 仪 。 内 装 十 二 块 正在 发 芽 的 马铃薯 块 的 简 状
容器 所 配备 的 仪器 ,可 以 测 出 氧 的 数量 的 变化 ,精确 度 达 到 千
分 之 五 毫升 。
| 为 载 人 字 宙 飞行 作 准 备 的 这 些 严 格 实验 ， 关 系 着 要 到 遥
远 的 太空 去 旅行 的 宇航 员 的 生死 存亡 。
调节 人 的 睡眠 苏醒、 细胞 的 新 陈 代谢 、 激 素 分 沁 和 其 他
区 二 日 或 一 月 为 周期 的 生理 现象 的 生物 钟 ， 如 果 证 明 是 由 来
源 于 体外 的 因素 (如 地 球 磁 场 ) 来 推动 的 ,那么 ,如 果 一 个 人 在
” 根本 不 存在 地 球 磁场 的 宇宙 空间 度 过 很 长 的 时 间 ， 他 会 发 生
什么 变化 呢 y 与 地 球 有 关 的 其 他 因素 ,如 引力 、 静 电场 和 气压
变化 ,如 果 也 不 存在 了 ,又 会 产生 什么 影 柄 呢 ? 假如 象 一 台 收
音 机 接收 到 广播 信号 并 把 它 转 变 为 交响 乐 那样 ， 生 物 也 是 依

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» . , FS Maer ee = a
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舍 接 收 “信号 "来 使 它 的 生物 钟 运转 ,那么 一 旦 信号 没有 了 :这
个 生物 又 将 怎样 呢 !? 如 果 一 个 人 在 宇宙 空间 度 过 玫 个 星期 或 ””
几 个 月 ,脱离 了 地 球 的 二 十 四 小 时 节律 ,他 的 体 细胞 还 会 纺 续 “
吸 进 氧 、 排 出 二 氧化 碳 吗 ? 如 果 人 类 所 熟知 的 地 球 上 的 白 屋 ”，
- 和 黑夜 消失 了 ,是 不 是 无 论 消失 多 长 ,自动 反应 和 腺 体 分 泌 也
会 继续 下 去 吗 ” 把 马 欠 蓝 送 往 太空 就 能 得 到 这 些 问题 的 答
案 。 如 果 连 马 铃 昔 都 不 能 活 , 人 还 能 活 吗 ?
反之 ,如 果 象 老鼠 猴子 和 马 铃 昔 这 类 生物 可 以 在 遥远 的
宇宙 空间 旅行 而 不 受 影响 ,那么 ,人 大 概 也 会 同样 安然 无 羡 。
几 年 前 ， 谁 曾 想到 豆 科 植 物 的 睡眠 活动 与 今天 所 研究 的
人 类 的 节律 有 联系 ? 谁 又 曾 想到 人 在 字 宙 空间 能 不 能 生存 这
个 问题 ,马铃薯 可 以 给 我 们 以 启示 ? :

« 70 。

第 七 章 ， 人 类 的 节律

我 们 已 经 看 到 ， 生 物 钟 显然 普遍 存在 于 我 们 所 研究 过 的
一 切 大 大 小 小 的 动 植物 中 。 看 来 , 每 一 种 生物 钟 不 仅 以 某 种
方式 保证 单个 生物 的 生存 ,而 且 也 保证 物种 的 生存 。 但 是 ,人
类 的 情况 又 怎样 呢 ? 人 类 有 内 在 的 时 间 感 觉 吗 ” 人 类 天 生 的

。， 钟 眼 人 类 用 来 调节 其 活动 的 机 械 钟 一 致 吗 ?

也 许 你 自己 已 经 体验 到 某 方面 的 内 在 时 间 感 觉 。 比如
说 ;不 用 上 并 钟 ,你 就 会 在 预定 的 时 间 醒 来 。 也 许 你 从 沉睡 中
醒 来 ,就 能 够 相当 准确 地 说 出 当时 是 白天 或 黑夜 的 什么 时 间 。
这 些 体验 为 我 们 了 解 人 体 复杂 的 生物 钟 的 本 质 提供 了 一 个 线
索 。 最 近 科学 家 们 已 经 开始 以 极 大 的 热情 对 人 类 的 生物 钟 进
行 探索 。

显然 ， 节 律 在 维持 人 类 生命 的 心脏 跳动 和 呼吸 这 两 个 重
要 的 生理 过 程 中 是 一 个 重要 的 因素 。 而 心跳 和 呼吸 都 不 受 人
的 意识 的 支配 。 白 天 和 黑夜 ,一 天 又 一 天 ,奇妙 的 心脏 在 正常
的 情况 下 每 分 钟 大 约 跳动 七 十 次 。 与 心脏 共同 维持 生命 的 是
胸 脐 肌 的 节律 性 运动 。 随 着 我 们 呼吸 , 胸 腿 肌 每 分 钟 起 落 二 十
次 。 这 两 种 维持 生命 的 节律 的 任何 一 种 如 果 发 生 障 碍 或 完全
停止 , 就 会 立即 引起 死亡 。 但 是 还 有 没有 其 他 对 人 类 的 健康
和 安宁 具有 同等 重要 的 意义 而 节律 更 加 复杂 的 身体 机 能 呢 ?

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科学 家 们 已 经 发 现 , 还 有 许多 这 样 的 机 能 。

大 家 知道 , 人 体温 度 如 果 同 平均 值 华 氏 98.6” 相差 太 远 ，

通常 是 疾病 造成 的 。 然 而 ,许多 项 研究 表明 ,人 林 温 度 具 有 同
太阳 日 紧密 相关 的 节律 性 变化 ,一 日 之 中 有 最 高 值 和 最 低 值 。
甚至 健康 人 的 体温 在 二 十 四 小 时 内 也 有 华氏 2° 左右 的 变化 。
清晨 和 人 体温 度 最 低 ， 黄 昏 最 高 。 虽 然 这 种 变 枇 看 起 来 微 不 足
道 , 但 是 这 种 温度 节律 正 是 其 他 一 系列 生理 变化 的 关键 所 在 。

不 久 前 人 们 曾 认 为 ， 纯 生物 学 这 门 基础 科学 就 足以 解释
大 体 的 生理 学 。 然 而 ,科学 家 们 现在 认为 ,大 体 是 错综复杂 的

化 学 变化 和 一 些 互相 关联 又 互相 依赖 的 物理 系统 的 集 谷 体 ”

为 了 研究 这 些 奇妙 的 生理 过 程 ， 生 物化 学 和 生物 物理 学 等 这
些 高 度 专门 化 的 科学 领域 逐渐 发 展 起 来 。 各 有 其 专门 的 研究

本
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项 上 目 。 这 两 个 科学 领域 都 已 经 发 现 , 在 许多 生理 过 程 中 存在 “

着 节律 。 血压 和 血液 中 白血球 的 数目 都 具有 节律 性 的 变化 。

血糖 指标 、 排 尿 量 及 尿 中 的 特殊 化 学 成 分 每 天 里 都 有 变化 。
有 证 据 表 明 ， 大 脑 和 身体 的 其 他 各 种 器 官 都 表现 出 各 自 的 机
能 节律 。 甚 至 骨 关节 似乎 也 可 能 具有 节律 。 今 天 科学 家 们 坚
信 不 疑 ， 人 体 中 没有 哪 一 种 化 学 变化 和 物理 变化 是 没有 节律
的 。
为 了 了 解 人 类 的 生物 节律 ， 兽 经 对 各 种 不 同年 苍 的 天 进
行 了 一 系列 的 研究 。 其 中 有 一 项 是 对 新 生 婴 光 进 行 的 研究 ,有 目

的 是 想 知道 婴儿 长 到 多 大 才 开始 出 现 大体 的 基本 节律 3 BA
FRI: 还 是 在 以 后 的 一 段 时 间 里 逐渐 发 展 起 来 的 ? 为 ，
了 找 出 答案 , 曾 对 将 近 一 百 个 刚 出 生 的 婴儿 进行 了 研究 。 结

es ID as

Rye, BOL AGA BS PBS A I
任何 节律 性 的 迹象 。 婴 儿 出 生 三 个 星期 以 后 才 开始 表现 出 黑
夜 睡 觉 和 自 天 醒 着 的 习惯 。 婴 儿 出 生 后 和 个 月 左右 肾 功能

有 明显 的 周 日 节律 。 这 种 研究 证 明 , 各 种 节律 开始 的 时 间 是
不 三 样 的 ,但 是 它 的 最 大 意义 是 说 明了 ,各 种 节律 是 一 个 个
单 狐 发 展 起 来 的 。 科 学 家 们 所 进行 的 另 一 项 有 关 的 观察 还 表

对 将 近 一 百名 机 儿 的 研究 表明 。 人 体 的 各 种 节律 是 各 各 独立 地 发
展 起 来 的 。 早 产儿 比 足 月 儿 的 节律 发 展 得 晚
° 7T3 。

明 , 早产 儿 比 足 月 儿 的 节律 发 展 得 晚 。 这 种 情况 再 加 上 每 一
种 节律 随 着 孩子 的 长 大 而 变 得 越 来 越 像 大 人 的 事实 ;表明 在
节律 发 展 过 程 中 , 人 的 成 熟 这 个 因素 似乎 比 环境 更 重要 。 这 ，
对 节律 起 源 于 遗传 的 理论 提供 了 一 些 根 据 。
对 人 类 节律 的 研究 好 像 相当 清 楚 地 表明 。 多 数 节律 是 以
”太阳 日 为 基础 的 。 这 些 节 律 在 白天 到 黑夜 再 到 白天 的 过 程 中
是 有 变化 的 , 不 过 变化 的 周期 并 非 正 好 是 二 十 四 小 时 。 实际
上 人 类 生理 节律 的 周期 不 是 太阳 日 ,而 是 似 姑 夜 的 。 由 于 大
家 推测 日 光 和 黑暗 对 节律 起 着 重大 作用 ， 科 学 家 们 就 想 知
， 道 , 人 类 的 节律 是 不 是 像 动 植物 那样 ,在 实验 室 的 条 件 下 也 能
保持 下 去 。 他 们 的 设想 像 过 去 一 样 导致 了 一 系列 的 实验 5。 最
早 的 实验 是 由 一 个 四 十 岁 的 科学 家 和 一 个 二 十 八 岁 的 学 生 做
“的 。 他 们 想 测 定 人 体 节律 对 长 度 不 同 的 周 日 的 适应 性 。 他 们
住 在 黑暗 的 地 洞 里 ,那里 保持 恒温 ,他 们 用 电灯 光 来 改变 光 训
和 黑暗 时 间 的 长 短 , 电灯 的 开关 是 自动 化 的 。 这 两 个 人 的 生
理 节律 对 十 个 半 小 时 的 白天 和 十 个 半 小 时 的 黑夜 ， 也 就 是 说
二 十 一 小 时 的 周 日 ,适应 情况 十 分 良好 。 然 而 如果 以 三 十 作
小 时 为 一 周 日 ,其 中 十 四 小 时 是 白天 , 十 四 小 时 是 黑夜 ; 这 两
个 人 的 节律 就 出 现 了 明显 的 不 同 。 年 轻 人 的 机 能 很 容易 适应
_ 新 的 时 间 表 ， 可 是 那个 中 年 人 的 机 能 还 是 维持 二 十 四 小 时 的
周期 。 这 个 实验 说 明 节 律 不 仅 能 成 长 而且 显然 随 着 年 齿 的
增长 , 越 来 越 变 得 难以 改变 。 4
EMU TBARS HES RPM
AA, 在 夏季 二 十 四 小 时 都 是 白天 。 两 组 学 生 都 带 上 了 特制 ，

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的 手表 。 他 们 用 这 样 的 表 来 安排 他 们 一 天 的 活动 。 一 组 用 的
表 走 得 快 , 表 针 走 二 十 四 小 时 实际 上 只 有 二 十 一 小 时 。 第 二
组 学 生 带 的 表 走 得 慢 , 一 周 日 延长 为 二 十 八 小 时 。 就 像 在 地
洞 里 做 的 实验 一 样 ， 短 日 的 学 生 的 生理 节律 比 长 日 的 更 容易
适应。 在 这 个 实验 中 ,年 龄 的 差别 并 不 大 ,所 以 同 组 中 各 成 员
的 适应 性 是 相似 的 。 |
在 上 述 两 个 实验 中 .不管 是 电灯 造成 的 白天 、 黑 夜 还 是 特
WN, 都 给 实验 对 象 提供 了 时 间 的 信号 。 如 果 没 有 这 些 时
MSS. 那么 人 体 生 物 钟 又 会 发 生 什 么 变化 呢 ? “人 类 节律 会
不 会 像 老鼠 和 仓鼠 那样 依然 存在 ?

”科学 家 们 也 希望 得 到 这 个 问题 的 答案 。 进 行 这 种 实验 的
唯一 办 法 是 将 两 个 实验 对 象 关 在 隔离 室 里 十 五 天 , 同 外 界 绝
对 没有 联系 。 屋 内 的 人 没有 钟表 报时 ,没有 收音 机 ,也 没有 预
先 安排 的 电灯 开关 来 提供 室外 是 白天 还 是 黑夜 的 信号 。

就 象 把 动物 放 在 同样 的 实验 条 件 下 一 样 ， 出 现 了 奇怪 的
事情 。 实验 对 象 在 外 界 时 本 来 每 天 半夜 一 点 钟 睡觉 , 但 是 关
在 隔离 室 以 后 他 们 开始 每 天 都 晚 睡 一 两 个 小 时 ， 因 而 也 晚 醒
二 两 个 小 时 。 当 实 验 进行 到 八 天 半 的 时 候 , 他 们 的 翘 觉 时 间
已 经 推迟 了 十 五 个 小 时 。 他 们 上 床 功 觉 的 时 间 不 是 在 半夜 一
| ， 点， 而 是 推迟 到 下 午 四 点 ! ”这 两 个 人 的 尽 夜 节律 被 打 乱 了 。
也 就 是 说 ， 虽 和 然 他 们 的 生理 节律 还 保持 着 二 十 四 小 时 左右 的
WERE, 但 是 同 当地 时 间 相 比 已 经 差 十 五 个 小 时 了 。 显

然 , 人 类 的 节律 同 动物 的 相似 。
以 上 我 们 所 讨论 的 节律 仅 限 于 正常 健康 人 的 明显 节律 ，

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部 位 3 as i 高 峰值 出 现时 间 (mJ
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脑 电 图 ，6(C<<1 一 3.5 HH) I6 °
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了 脑 电 图 ，cx(7.5 一 12 #) 16
脑 电 图 ，B(413 一 30 sx) 16
脑 电 图 ， 精 神 状 态
RE AuzAB 193
尿 量 ， 排 泄 率 |
钾 ， 排泄 率 5
钠 ， 排泄 率 ) |
FEES, HES ca}
PO AZ IES BA, HEU Ss 8
四 和 氢 皮 质 醇 ,排泄 率 8
17 省 酮 ， 排 汇率 4
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降 肾 上 腺 素 ， 排 汇率 |
RES AR, FEE Ss 4
AR, FER 8
磷酸 盐 ; 排泄 率 ie)
pH 10
钠 / 钾 10
血液 多 形 核 15
Dea ie 5 and
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血 流 比 容 4
沉降 率 4
Cat+ 4
Nat 4
PCO2z 4
粘度 4
weit FE 4
红血球 - K+ 4
血浆 或 血清 17M AS 13
S27. fa 4
SHEER 5
蛋白 质 4
肝 碳 水 化 合 物 4
己 糖 胺 4
唾液 酸 4
Nat 4
Cat+ 4
45 KC AR i
精力 10
体重 10
心 搏 率 E IO
血压， 收缩 压 10
BA F
呼吸 率 10

24 小 时 一 活动 时 间 十。 休息 时 间

#

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显然 ,大 多 数 高 峰值 都 出 现在 人 醒 着 和 从 事 活动 的 时 间

但 是 也 还 有 许多 事实 表明 ， 很 多 不 寻常 的 节律 只 是 在 人 体 或
精神 有 病 时 才 显示 出 来 。 这 种 节律 的 周期 远 不 是 似 屋 夜 的 ，
而 是 几 个 下 时 , 几 个 星期 到 若干 年 。 看 来 ; 当 人 体 生理 上 的 和
心理 上 的 机 能 由 于 或 许 还 有 待 医学 去 发 现 的 原因 而 发 生 率 乔
时 ;节律 周期 会 发 生 相 当 大 的 变化 ,变化 的 幅度 从 一 个 太阳 日
到 几 不 或 更 多 个 太阳 日 。

证 我们 先 简单 地 看 看 已 经 收集 到 的 材料 ， 这 是 关于 两 个
十 几 岁 的 青春 期 少女 的 情况 。 其 中 一 个 姑娘 每 过 十 二 小 时 体
温 就 异常 地 升 高 一 次 , 而 医生 们 检查 不 出 什么 原因 。 另 一 个

“大 娘 有 食物 过 敏 的 病史 ;每 二 十 四 小 时 体温 就 异常 下 降 一 次 。

据 报 道 ， 还 有 一 个 例子 是 一 个 少年 每 四 十 八 小 时 就 要 发 烧 一
次 ,并 且 伴随 着 剧烈 的 疼痛 。

在 这 一 点 上 ,我 们 很 容易 看 出 ,以 上 体温 节律 所 显示 的 十 ，
二 、 二 十 四 和 四 十 八 小 时 周期 都 是 太阳 周 日 的 倍数 。 这 些 例
子 所 涉及 的 都 是 年 轻 人 。 上 年 纪 的 人 容易 得 关节 炎 和 风 温
病 , 他 们 的 症状 局 期 就 长 一 些 。

有 一 个 中 年 男子 每 隔 九天 患 一 次 肤 肿 病 。 另 一 个 患者 得
了 二 种 很 奇怪 的 病 。 两 个 肤 关节 都 肿 了 起 来 , 可 是 这 两 个 关

“ 市 各 有 各 的 七 天 周期 。

这 祥 , 我 们 看 到 确 有 些 不 寻常 的 节律 。 就 时 间 而 论 , 这 些
症状 究 况 是 医学 上 真正 能 解释 的 原因 还 是 心理 上 或 情感 上 的
原因 造成 的 ， 并 没有 多 大 区 别 。 实 际 情况 是 这 些 症状 不 仅 存

在 ,而 且 由 于 症状 的 周期 性 质 , 我 们 可 以 预计 症状 定时 重 现 的

上 时间。 克 于 我 们 已 经 知道 自然 界 的 周期 变化 , 当 我 们 发 现 疾

ee TI 。

- 病 中 的 这 种 节律 时 ,我 们 会 真 的 感到 吃惊 吗 ?
一 些 科 学 家 提出 了 一 个 卓越 的 理论 ， 想 要 解释 为 什么 疾

病 似乎 能 够 使 得 不 显眼 的 人 体 自然 节律 变 得 那么 引 大 注目 。

对 婴儿 做 的 实验 表明 , 人 体 各 种 节律 很 少 是 同 相 的 。 每 一 种
节律 都 有 它 特 殊 的 周期 。 如 果 人 体 生 理 系 统 受 到 冲击 ， 不管

是 因为 感情 太 冲 动 还 是 遭 到 不 幸 事件 或 患 病 ， 许 多 不 同 相 的

节律 就 可 能 变 为 同步 。 这 种 情况 反 过 来 又 使 得 在 其 他 条 件 下

不 显眼 的 各 种 身体 反应 变 为 同步 ,因而 产生 病痛 症状

毫 无 疑问 ， 在 人 体 各 种 化 学 成 分 的 复杂 的 相互 关系 申明
显 表现 出 来 的 生物 节律 ,的 确 是 对 人 和 动物 的 生理 有 影响 的 。
因此 , 我 们 怎么 感觉 就 怎么 行动 的 说 法 ,。 大概 是 很 有 道理 的 。
当 我 们 得 到 适当 的 休息 ,定时 吃 有 益 于 健康 的 食物 ,并 且 劳 锡
结合 得 很 好 时 , 换 句 话说, 当 我 们 的 生理 钟 能 够 相对 保持 正常
的 周期 时 ,那么 ,我 们 就 会 感觉 良好 。

在 这 样 的 日 子 里 , 我 们 头脑 清楚 , 信心 十 足 。 在 别 的 时
候 , 当 各 个 生理 钟 的 位 相 不 对 头 时 ，, 我 们 可 能 感到 懒散 无 力 ，
并 且 心 情 问 闽 不 乐 。 生 理 钟 的 作用 不 仅 影响 到 我 们 的 二 体 状
AS ,而且 也 影响 到 精神 状态 。 这 些 生物 钟 很 可 能 是 决定 我 们
能 否 保持 正常 ， 或 神经 上 甚至 精神 上 是 否则 毛病 的 重要 因
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PAL ARAB ALIS, RY EAE A PE
激素 极度 不 平衡 。 我 们 每 天 的 情绪 ,甚至 每 小 时 的 情绪 ,都 很
可 能 依赖 于 激素 的 平衡 。 而 激素 的 平衡 又 依赖 于 整个 生物 钟

的 机 制 。 有 些 科学 家 认为 ， 人 的 整个 个 性 可 能 是 激素 平衡 统

ee 78 。

一 节律 的 结果 。 月 经 前 的 忧郁 和 绝经 期 后 往往 发 生 的 个 性 变
化 , 就 足以 证 明 激素 平衡 发 生变 化 对 精神 状态 的 影响 。 在 这
里 值得 提 一 下 ,大 家 知道 狂 郁 精神 病人 以 十 二 小 时 为 周期 交
替 狂 喜 和 抑郁 。 甚 至 精神 分 裂 症 症状 比较 严重 的 表现 也 是 以

十 二 小 时 为 周期 的 。

我 们 当中 的 许多 人 能 够 暂时 滥用 生物 钟 ， 而 许多 人 则 由
于 日 党 职业 的 原因 必须 使 用 同 大 目 然 的 意图 完全 不 一 致 的 一
种 作息 时 间 表 。

有 时 上 日 班 、 有 时 上 夜班 的 产业 工人 或 导 察 的 情况 皇 么

UE. 他 们 一 个 星期 夜间 睡觉 ,然后 下 星期 又 必须 大 调换 , 早

晨 七 、 八 点 钟 睡 觉 。 班 机 驾驶 员 或 机 上 女 服务 员 的 情况 又 怎
样 呢 ? 他 们 在 偿 晚 从 纽约 飞 往 伦 敦 , 经 过 空中 几 个 小 时 吃力
的 工作 以 后 ,到 达 伦 敦 时 大 约 是 早晨 人 人 准备 上 班 的 时 间 。

美国 有 几 百 万 人 在 夜间 工作 ,包括 工厂 的 工人 、 班 机 机 组
人 员 ` 火 车 司机 、 搬 运 工人 \ 公 共 汽车 和 出 租 汽车 的 司机 、 报 务
员 和 话务员 电台 和 电视 台 的 广播 员 、 警 察 和 消防 人 员 。 从 事
计算 机 和 资料 处 理工 作 的 人 上 夜班 的 也 越 来 越 普遍 。

有 二 些 研究 表明 ,许多 夜班 工作 者 不 仅 身体 健康 和 安全
受到 危害 ,而 且 精 神 健康 也 受到 危害 。 这 些 研 究 说 明 ,夜班 工
作 大 员 比 日 班 工作 人 员 易 于 患 神经 官能 症 ， 而 且 患 心 胜 病 和
其 他 身体 疾病 的 也 要 多 些 。 从 各 种 测验 可 以 看 出 , 夜班 工作
的 影响 很 大 ， 以 致 夜班 工作 人 员 对 于 所 有 需要 反应 快 和 警惕
性 高 的 活动 来 说 ,精神 和 身体 实际 上 都 处 于 休 眼 状态 。

当然 ， 上 述 各 类 工作 人 员 谁 也 不 希望 一 直 在 夜间 工作 。

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由 于 采用 同 自 然 规 律 不 一 致 的 作息 时 间 表 ,结果 夜班 工人 比 日 班 工
人 更 容易 患 某 些 疾病

e 80 «

所 以 在 工业 中 ， 上 一 个 星期 的 日 班 ， 然 后 再 上 一 个 星期 的 夜

班 ,这 已 经 成 为 制度 。 但 是 改 上 日 班 后 ,上 夜班 时 所 受到 的 影
响 似 乎 还 会 持续 下 去 。 为 了 经 济 方面 的 利益 和 提高 效率 , 曾
经 对 两 周一 换班 进行 了 试验 ,但 是 事实 证 明 , 情 况 比 一 周一 换
并 没有 什么 改进 。 工作 人 员 每 次 换班 都 要 有 一 个 适应 时 期 ，
时 期 长 短 各 人 不 同 ,最 长 的 需要 两 个 星期 ,而 有 些 人 的 生理 机
能 根 林 不 能 适应 夜班 的 工作 。 目前 人 们 认为 , 日 夜班 不 轮换
比较 好 。

， 由 于 大 类 不 能 抗拒 大 自然 所 确立 的 节律 而 受到 损害 的 不
仅仅 是 地 面 上 的 工商 业 。 在 航空 事业 中 效率 不 高 和 随 之 而 来
“的 安全 问题 已 经 变 得 十 分 紧急 ,因此 ,美国 联邦 航空 公司 进行

”了 精 心计 划 的 实验 性 研究 工作 。 想 确定 在 什么 条 件 下 班机 机

组 大 员 才能 执行 严格 的 飞行 计划 而 不 致 危害 机 组 人 员 和 乘客
的 生命 安全 。

在 这 项 研究 中 ， 用 正常 的 生理 节律 同 执行 特定 的 飞行 计
划 ; 慌 往 某 些 地 区 时 的 生理 节律 进行 了 比较 。

进行 实验 的 喷气 机 机 组 人 员 都 是 年 龄 在 三 十 到 五 十 五 岁
之 间 的 男性 科学 家 ,一 共有 三 组 ,每 组 包括 四 名 成 员 。 飞 行 之
前 ;在 三 十 四 小 时 之 内 , 每 隔 两 小 时 。 就 对 每 一 个 机 组 成 员 的
生理 机 能 进行 仔细 的 检查 。 上 内容 包 括 脉搏 \ 尿 中 的 化 学 成 份 、
呼吸 频率 、 血 压 \ 直 肠 温 度 、 手 掌 出 汗 量 等 。

除 体格 检查 以 外 ,还 由 一 位 心理 学 家 问 他 们 几 个 问题 ,来
检查 他 们 的 注意 力 和 判断 力 。 HA, 通过 要 求 他 们 一 看 闪光
-就 按 电 键 的 办 法 , 对 他 们 的 反应 时 间 进 行 了 测定 。 到 达 目 的

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地 以 后 ,在 二 十 四 小 时 之 内 ， 对 每 个 机 组 人 员 又 进行 检查 , 内
容 同 飞行 前 一 样 。

有 一 组 人 员 从 美国 首都 华盛顿 飞 到 智利 首都 圣地 亚 哥 ，
_ 这 次 航程 的 地 区 标准 时 差 只 有 一 小 时 。 这 些 机 组 人 员 的 基本
生物 节律 变化 很 少 或 没有 变化 。 第 二 组 从 美国 俄 克拉 何 马 州
的 俄 克 拉 何 马 市 飞 到 罗马 , 全 程 穿越 七 个 时 区 。 第 三 组 乘 喷
气 机 从 俄 克 拉 何 马 市 飞 到 菲律宾 的 马尼拉 ， 全 程 穿越 十 个 时
区 。 后 两 组 飞行 证 明 , 这 种 飞行 对 人 体 各 部 的 正常 机 能 是 有
重大 影响 的 。 参加 实验 的 人 员 精 神 不 能 集中 , 而 且 作 出 判断
的 反应 时 间 反 常 地 长 。 反 应 时 间 似 乎 是 因 飞 行 而 受 损害 最 严
重 的 因素 ， 而 所 有 其 他 用 脑 的 任务 所 需 时 间 都 要 比 飞行 前 大
约 长 百 分 之 二 十 五 。 到 达 目 的 地 以 后 , 飞行 人 员 的 体温 四 天
以 后 才能 恢复 正常 ， 身 体 其 他 机 能 的 恢复 甚至 需要 更 长 的 时
间 。

最 使 科学 家 们 担心 的 是 飞行 以 后 实验 人 员 的 精神 迟钝 状
态 持 续 达 二 十 四 小 时 之 久 。 飞行 员 作 更 长 的 飞行 、 穿 越 更 多
的 时 区 ,所 受 影响 会 不 会 增多 呢 ?
“， 除 机 组 人 员 的 生物 钟 和 “心理 钟 ” 受 到 这 些 明显 的 有 害 影
响 之 外 ,科学 家 们 还 作 了 一 些 重要 观察 。 例 如 ,节律 的 变化 并
不 是 由 连续 航行 的 时 间 决 定 的 ,而 是 由 始点 和 终点 的 时 差 ,也
就 是 飞机 所 穿越 的 时 区 数 决定 的 。 另 一 项 研究 表明 ， 习 行 的
方向 不 同 所 产生 的 影响 也 不 同 。

因为 这 些 影响 涉及 空中 飞行 的 安全 ， 航 空 公司 作出 很 大
的 努力 调整 他 们 的 时 间 表 来 适应 难以 改变 的 自然 节律 。 为

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有 班机 飞 往 欧洲 的 一 个 主要 国际 航空 公司 要 求 他 们 的 驻
欧洲 机 组 人 员 按 欧洲 时 间 表 作息 ， 而 不 考虑 飞行 的 终点 在 什
么 地 方 。 然而 , 环球 飞行 的 中 途 几 乎 没有 休息 的 飞行 员 和 机
上 女 服务 员 发 现 他 们 不 可 能 按照 他 们 家 乡 的 时 间 行 事 。 结 果
飞行 人 员 不 断 发 生生 理 上 的 问题 。

为 了 便利 旅客 ,各 航空 公司 都 在 尽 可 能 努力 合理 安排 起
飞 时 间 , 以 便 使 到 达 时间 不 仿 碍 正常 的 睡眠 习惯 。

如 果 今 天 乘 喷气 机 以 每 小 时 五 百 英 里 到 七 百 英里 的 速度

旅行， 对 人 类 的 生物 钟 节律 就 已 经 产生 这 样 的 破坏 作用 ， 那
”人 么 ,目前 在 客运 中 正在 使 用 的 新 式 超 音速 飞机 ,又 会 产生 什么
“情况 呢 9 时速 约 达 两 千 英 里 的 飞机 现在 已 经 制造 出 来 了 。 以

更 快 的 速度 旅行 会 不 会 对 人 更 加 有 害 呢 》 从 载 人 宇宙 飞行 中
所 得 到 的 证 据 表明 ,情况 可 能 并 不 如 此 。

”在 航天 舱 中 旅行 的 宇航 员 曾 以 九 十 分 钟 一 周 的 速度 绕 地
球 飞 行 。 他 们 的 白天 ,也 就 是 他 们 得 到 日 照 的 时 间 , 用 地 球 时
间 表 示 , 只 有 五 十 四 分 钟 ,而 黑夜 具有 三 十 六 分 钟 。 他 们 航行
的 速度 每 小 时 超过 一 万 七 千 英里 ， 所 产生 的 影响 似乎 并 不 比
今天 的 喷气 机 旅行 严重 。 如 果 宇 航 员 要 进行 若干 天 的 飞行 ，
他 们 必须 按 规 定时 间作 息 。 虽 然 几 组 不 同 的 宇航 员 试验 了 若
千 种 不 同 的 作息 时 间 表 , 他 们 通常 都 睡 不 好 觉 。 结果 当 他 们

返回 地 球 时 ,体力 上 和 精神 上 都 疲惫 不 堪 。 这 似乎 表明 ,人 的

生物 钟 不 易 适 应 高 速 宇宙 飞行 。 这 可 能 对 宇宙 科学 家 们 未 来

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福 德 在 回收 船

和 斯 塔

以 后 , 宇航 员 扬 、 塞 尔 南

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“阿波 罗 10
上 显得 体力 上 和 精

感到 ,人体 生 物 钟 对 高

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学 家

科

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”的 计划 提出 一 些 问题 。 如 果 对 人 体 生物 节律 的 破坏 作用 是 会
积累 起 来 的 ,那么 ,人 就 不 大 可 能 经 受 住 往返 其 他 行星 所 必需 .
的 几 个 月 航行 的 严酷 考验 。 但 是 最 重要 的 因素 究竟 是 飞行 速
度 还 是 续航 时 间 ; 还 有 待 进一步 研究 。

但 是 一 天 到 晚 生活 在 地 球 上 的 人 又 怎样 吧 ”》 对 我 们 仍然
神秘 莫 测 的 生物 钟 在 地 球 上 对 我 们 有 什么 影响 呢 ?

° 85 e

第 八 章 生物 钟 的 实际 应 用

毫 无 疑问 ， 生 物 钟 的 秘密 对 于 生物 学 有 着 极为 重大 的 意
义 。 在 探索 生物 钟 的 各 种 表现 形式 的 过 程 中 , 我 们 考察 了 它
们 与 宇宙 节律 的 关系 。 我 们 发 现 , 每 种 生物 的 习性 和 生活 功
能 ,都 受 节律 的 支配 。 有 些 节 律 以 二 十 四 小 时 为 周期 , 同 太阳
日 相 吻合 。 有 些 则 同月 出 、 月 落 相 一 致 ,或 者 同 大 气 潮 及 海洋
的 潮 沟 有 某 种 联系 。 有 些 节律 使 某 种 过 程 以 一 年 为 周期 有 规
律 地 循环 出 现 。 同 时 ,也 完全 有 理由 相信 ,有 些 节律 的 周期 长
达 几 年 甚至 更 长 。

对 生物 钟 的 研究 表明 ,生物 钟 和 光线 有 着 确定 的 关系 ;而
最 近 的 研究 结果 则 表明 , 它们 与 黑暗 有 着 更 重要 的 关系 。 生
物 能 够 以 某 种 方法 来 调整 它们 的 习性 和 功能 的 节律 ， 以 适应
它们 必须 度 过 的 定时 降临 的 黑夜 。 由 于 黑夜 的 长 度 逐 日 有 所
变化 ,这 就 要 求生 物 作 生理 上 的 调节 ,这 样 也 就 形成 了 季节 性
的 调节 。

”许多 事实 证 明 ， 所 有 生物 钟 都 是 生物 体内 有 关 的 物理 现
象 和 化 学 现象 的 总 和 。 的 确 , 就 连 生物 体内 在 特定 时 间 里 的
化 学 成 分 含量 都 有 周期 性 的 变化 。 对 所 有 生物 的 生理 功能 和
动物 的 精神 状态 有 着 重大 影响 的 化 学 成 分 的 生成 ， 似 乎 同 植
物 和 动物 所 接受 的 光照 量 和 所 经 历 的 黑暗 期 的 长 短 有 着 某 种

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关系 。 不 仅 光照 时 间 和 强度 很 重要 ,而 且 光 的 颜色 也 很 重要 。
这 一 点 已 经 由 使 用 不 同 颜色 的 光 所 做 的 实验 得 到 了 证 明 。 更
令 人 感到 新 奇 的 是 , 肉眼 看 不 见 的 辐射 , 如 红外 线 和 紫外 线 ，
似乎 也 影响 着 生物 钟 。

对 生物 钟 的 解释 有 两 种 理论 : 一 种 认为 , 节律 是 物种 的
遗传 特征 ,而 且 也 是 单个 动物 或 植物 的 遗传 特征 ,这 些 节律 可
用 外 部 的 物质 刺激 来 重新 调整 ; 另 一 种 认为 ， 这 些 节 律 的 周

”期 完全 由 各 种 宇宙 环境 现象 所 决定 。 解 释 生 物 钟 的 这 两 种 理

论 , 哪 一 种 最 好 ,还 有 待 于 今后 去 证 明 。 对 生物 节律 真实 性 质
的 认识 很 可 能 是 古今 最 重要 的 科学 发 现 。

我 们 已 经 谈 到 过 ， 为 市 场 种 植 花草 的 人 对 光照 期 的 了 解
的 重要 性 。 能 在 最 需要 的 时 候 供应 盛开 的 鲜花 是 很 重要 的 。
但 是 ， 了 解 光照 期 对 于 种 植 普通 田间 作物 的 人 来 说 更 加 有 意
义 。 举 例 来 说 ,大 家 知道 , 某 些 种 类 的 作物 只 能 在 一 定 的 纬度
地 区 生长 , 其 原因 就 是 不 同 地 区 的 日 照 时 间 有 些 不 同 。 如 果
应 用 目前 所 掌握 的 植物 遗传 学 知识 ， 并 了 解 到 什么 样 的 光亮
和 黑暗 条 件 对 特定 种 类 的 植物 最 适宜 ， 那 就 有 可 能 在 同一 地
区 使 种 子 植物 一 年 两 熟 ,从 而 使 产量 提高 一 倍 。

饲养 家 禽 和 家 冀 的 农民 应 用 人 造 白天 和 黑夜 ， 已 经 收 到
了 一 些 效果 。 人 们 发 现 , 缩短 黑夜 时 间 , 可 以 使 母 鸡 多 生 蛋 。

这样, 使 用 人 造 光源 , 可 使 全 年 鸡蛋 产量 保持 在 夏季 的 水 平 ，

而 不 受 实际 的 白昼 长 度 的 影响 。 母 鸡 根本 不 知道 夏季 已 经 过
去 ! 养 牛 羊 的 农民 应 用 这 种 方法 也 得 到 了 好 处 。 他 们 通过 减

少 黑夜 的 时 数 ,延长 牛 羊 的 发 情 期 。 发 情 期 越 长 ,交配 的 次 数

° 87 «

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4

就 越 多 , 结果 繁殖 的 数目 就 越 大 。 增加 一 点 光照 就 能 起 这 样
大 的 作用 ,真是 令 人 惊叹 !
有 关 生 物 钟 的 发 现 ， 不 仅 对 提高 家 禽 和 家 畜 的 繁殖 有 重
”要 作用 , 而 且 这 方面 正在 积累 的 知识 , 对 于 控制 有 害 动物 ( 特

销 灭 蚊子 之 拓 的 害虫 的 一 种 方法 是 重新 调整 它们 的 生物 钟 ,使 它们
的 生殖 时 间 正 好 处 在 对 它们 的 成 活 最 不 利 的 季节

89 e

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和 黑夜 的 长 短 有 关 ， 那 么 是 否 可 能 在 实验 室 中 将 有 害 尾 下 的
生物 钟 重新 调整 一 下 ， 使 昆虫 在 缺乏 食物 或 温度 不 适合 的 季
节 成 熟 ,从 而 无 法 成 活 ? 这 样 的 实验 已 在 进行 中 。

重新 调整 对 人 有 害 的 特定 种 类 的 动 植物 的 生物 钟 ， 对 人
类 可 能 是 有 好 处 的 。 但 是 必须 谭 愤 ,在 这 样 做 以 前 ,要 研究 一
下 , 这 样 做 从 长 远 来 看 对 其 他 生物 有 什么 影响 。 人 类 时 常 因

”为 随便 改变 和 目 然而 吃亏 。 根除 了 一 个 物种 , EES IT AP

一 个 物种 的 急剧 增长 。 一 旦 自然 界 的 平衡 被 破坏 , 重新 调整
往往 是 困难 的 ,甚至 是 不 可 能 的 。

美国 全 国航 空 和 宇宙 航行 局 提出 的 一 项 建议 主张 发 射 一
批 反射 卫星 , 使 它们 进入 距 地 面 约 22,000 英里 的 轨道 。 这 种
卫星 在 发 射 时 是 致密 的 ,但 进入 轨道 后 就 胱 胀 起 来 ,形成 一 个
扁平 的 圆 盘 ,其 直径 为 两 千 英 尺 。

巨大 的 卫星 表面 好 像 镜 子 ， 可 以 向 地 球 的 黑暗 面 反射 阳
光 , 把 相当 于 两 个 满月 的 光 连 续 不 断 地 投射 到 那里 。 显 而 易
见 , 整个 月 和 全 年 都 有 明亮 的 月 光 是 大 有 好 处 的 。 对 于 城市
来 说 ,花费 不 多 就 可 以 加 强 控制 街道 上 的 犯罪 行为 ;农活 和 娱
乐 活动 ,可 以 从 黄昏 到 黎明 一 直 在 室外 进行 。

每 个 卫星 可 以 照 亮 直径 为 220 英里 的 地 区 。 在 这 里 , 潜
黑 的 夜晚 不 见 了 ， 这 对 植物 和 动物 将 会 产生 怎样 的 影响 呢 ?
对 所 有 习惯 于 黑夜 定时 来 临 的 生物 来 说 ， 其 生物 钟 将 受到 怎
样 的 影响 ? 我 们 会 不 会 因此 打 乱 了 平衡 , 使 有 害 的 植物 和 动
物 反而 生长 得 更 多 ?

« 90 。

对 生物 钟 的 研究 ， 除 了 对 农业 及 有 关 的 活动 有 着 极其 重
要 的 作用 外 ,其 研究 结果 必然 以 解决 人 类 问题 为 重点 。 我 们

”下 经 提 到 对 人 的 周 日 节律 的 干扰 ， 如 一 般 的 夜班 工人 因 上 夜

班 而 较 容 易 出 事故 , 脑力 和 判断 力 受到 损害 。 用 动物 做 的 实
验 也 证 明 , 似 尽 夜 节律 同学 习 能 力 有 一 定 的 关系 。 曾 用 老鼠

”进行 了 实验 ,老鼠 通常 是 夜行 动物 ,因此 它们 的 体温 在 夜间 最

高 。- 虽然 在 实验 室 里 老鼠 无 法 得 知 什么 时 候 是 日 天 或 黑夜 ，
但 当 实 验 室外 面 是 黑夜 的 时 候 ， 老 鼠 能 够 最 快 地 学 会 加 避 电
击 。

如 果 我 们 的 整个 生理 确实 受 因 人 而 异 的 体温 周期 的 支

” 配 , 那 么 ,是 不 是 可 以 推论 说 ,我 们 的 脑力 最 好 的 时 间 , 也 遵循

ia 和 mL Te
F

着 相似 的 规律 呢 ? 我 们 一 天 当中 学 习 能 力 最 强 的 时 间 是 不 是
可 能 同 似 明 夜 节律 有 关系 呢 ? 可 以 设想 ,在 紧急 情况 下 ,外 交
天 员 所 作出 的 决定 是 很 重要 的 ， 而 他 们 又 常常 需要 绕 地 球 飞
半 圈 去 参加 现场 会 议 。 MWA, 当 他 们 的 生物 钟 还 在 适应 时 间
的 变化 时 , 他 们 能 够 做 出 最 好 的 决定 吗 ? 美国 国务 院 兽 经 作
出 决定 ,要 求 所 有 经 过 长 途 飞行 的 外 交 人 员 , 至 少 休 息 一 天 以
后 ,才能 参加 重要 的 谈判 。

最 近 对 动物 的 实验 表明 ,生物 节律 对 医疗 有 重大 的 意义 。
在 某 些 实验 中 ,对 若干 组 老鼠 注射 了 马 钱 子 碱 ,这 是 一 种 剧 毒
化 学 药品 , 通常 用 很 小 的 剂量 就 可 以 使 哺乳 动物 致死 。 为 了
防止 药物 感受 性 受 遗 传 差 异 的 影响 ， 所 用 老鼠 都 选 自 同一 群
ho 让 它们 在 “白天 ”和 “黑夜 ”长 度 相 等 的 条 件 下 过 上 一 段 时
闻 。 然 后 给 每 只 老鼠 注射 相同 剂量 的 马 钱 子 碱 。 可 是 , 注 身

e Ol i

是 在 二 十 四 小 时 中 不 同 的 时 刻 进行 的 。 令 人 吃惊 的 是 , 在 那
段 时 间 里 的 某 些 特定 时 刻 注射 毒药 ， 可 使 死亡 率 超 过 95 驳 6
相反 ,在 其 他 时 刻 里 注射 毒药 , 死亡 率 只 有 6 多。 对 其 他 一 些
有 毒 的 化 学 药品 也 进行 了 实验 , 得 到 了 同样 的 结果 。 在 另外
的 一 些 实验 中 ， 发 现 昆 虫 对 有 毒物 质 的 感受 性 也 有 一 定 的 节
律 。

举例 来 说 ,对 于 象 苍蝇 、 蜂 螂 之 类 的 昆虫 , 在 一 天 之 中 的
某 一 时 刻 使 用 杀 虫 剂 比较 有 效 。 这 一 点 是 很 说 明 问题 的 。 这
个 结论 是 通过 实验 得 到 的 : ”把 苍蝇 置 于 一 个 封闭 的 容器 量 5
然后 喷洒 高 效 杀 虫 剂 , 稍 待 片刻 , 就 把 他 们 放出 , 置 于 完全 没
有 杀 虫 剂 的 环境 中 。 在 一 天 之 中 的 不 同时 间 里 , 重复 做 这 样
的 实验 。 杀 虫 剂 的 效力 由 施用 药物 两 天 以 后 苍蝇 的 死亡 数 来
确定 。 结果 发 现 , 下 午 受到 杀 虫 剂 喷洒 的 巷 蝇 的 死亡 率 比 较

高。 这 个 时 间 正 是 它们 在 一 天 之 中 最 活跃 的 时 间 。 看 来 ,与

生物 生理 异 质 的 化 学 药品 ,在 某 时 刻 可 以 起 毒药 的 作用 , 租 是
在 其 他 时 刻 却 完全 无 害 。 当 然 , 对 致力 于 消灭 害虫 的 人 来 说 ，
掌握 杀 虫 剂 效力 较 高 的 时 间 可 以 节省 劳力 和 费用 。 但 是 这 一
发 现 是 否 还 有 更 重要 的 应 用 呢 ?

实验 表明 ， 在 某 些 时 刻 动物 身体 对 药物 的 感受 性 比 在 其
”他 时 刻 高 。 但 这 是 否 也 意味 着 , 某 些 药物 对 于 人 来 说 ,在 某 些
时 刻 服 用 害处 大 于 益处 ?

医学 已 经 注意 到 , 对 药物 的 感受 性 因 人 而 异 。 从 治疗 需
要 服用 激素 来 调整 生理 缺陷 的 病症 所 获得 的 结果 来 看 ， 情 况
就 是 这 样 。 虽然 使 用 的 药品 或 激素 的 剂量 看 来 是 正确 的 , 而

ee 92 。

“* * >!

且 二 些 症状 也 有 所 减退 ,但 只 因为 用 药 的 时 间 不 对 头 ,就 总 也

达 不 到 期 望 的 疗效 ,不 能 恢复 正常 的 生理 功能 。 关 于 这 一 点 ，
进行 治疗 的 时 间 不 可 能 恰好 是 病人 身体 对 药物 的 感受 性 最 好
和 最 需要 这 种 治疗 的 时 间 。

另 处 一 个 重要 问题 是 周 日 节律 与 疾病 的 关系 。 在 某 些 时

— «A, 我 们 是 否 比 在 其 他 时 刻 更 容易 感染 细菌 呢 ? 老鼠 是 这 样

的 。 白 天 让 老鼠 吃 腐 坏 的 食物 ,可 以 把 老鼠 杀 死 ,而 夜里 把 同
样 的 食物 喂 它们 ,对 老鼠 却 丝毫 不 起 作用 !
医学 早 就 往 意 到 ,人 体内 存在 着 趋 癌 于 平衡 的 倾 癌 ,化 学

“和 物理 学 领域 中 的 所 有 变换 也 是 姐 此 。 只 要 出 现 不 平衡 , 无

论 其 起 因 是 内 部 的 还 是 外 部 的 ,每 个 细胞 、 每 个 组 织 、 每 个 器
官 ;就 都 要 受到 某 种 应 力 的 作用 。 这 种 应 力 可 以 起 校正 作用 ，
区 便 恢 复原 来 的 状态 。

因此 ,在 医学 研究 中 ,如 果 血 液 成 分 .血压 、 体 温 等 偏离 了

” 正 篆 的 数值 ,就 不 仅 表明 需要 恢复 平衡 ,而 且 表 明 这 是 疾病 的

症状 。 人 得 在 确定 标准 值 时 ,医学 界 最 近 开 始 认识 到 ,这 种 偏差

在 很 大 程度 上 是 正 币 的 ,也 就 是 说 ,作为 生物 节律 的 一 种 表现

BA, BANBE DR PHREARAKRA RIN ALA
Fo At, 在 一 天 中 生理 函数 的 标准 值 可 以 随时 间 的 变化 而
变化 。 押 以 ,偏差 在 一 定 的 范围 内 是 正常 的 ,如 果 在 诊断 时 不
加 考虑 ,那么 , 就 很 可 能 把 一 个 真正 的 症状 忽略 掉 , 或 者 把 一
个 正 汕 的 偏差 看 作 是 一 种 症状 。 对 于 同 某 种 激素 的 浓度 直接
有 关 的 疾病 ,就 更 是 如 此 。 如 果 忽 视 了 某 种 激素 的 节律 周期 ，
那么 ,一 天 之 中 随 着 诊断 时 间 的 不 同 , 就 可 能 把 激素 浓度 的 偏

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高 或 偏 低 当 作 症 状 。 值 得 特别 注意 的 是 ， 某 些 可 能 表明 严重
疾病 的 偏差 ,若干 天 才 出 现 一 次 。 更 复杂 的 是 ,这 种 有 节律 的
偏差 何 日 何 时 出 现 因 人 而 异 。 因 此 ,在 建立 病历 时 ,要 确定 不
人 的 生理 节律 ,就 必须 在 治疗 前 观察 大 约 几 个 星期 , 黄 至 几 不
月 。 为 了 研究 生物 钟 与 疾病 的 关系 , 正在 探索 酶 在 这 方面 的
作用 ,后 者 是 目前 还 不 清楚 的 。

各 种 酶 是 由 有 生命 的 细胞 产生 的 特殊 种 类 的 蛋白 质 ,， 它

。 们 控制 着 细胞 里 化 学 反应 的 速度 。 有 一 种 酶 ,名 字 很 绕 跨 ;加
作 磷酸 果糖 激酶 ,已 知 它 的 作用 是 分 解 糖 分 (葡萄 糖 为 促使
形成 新 的 化 合 物 。

在 正常 情况 下 , 酶 所 促成 的 化 合 物 形成 以 后 , 酶 的 作用 就
受到 抑制 。 但 是 磷酸 果糖 激酶 却 与 一 般 的 酶 不 同 , 它 所 促成
的 化 合 物 生成 得 越 多 ， 它 的 作用 反而 更 块 ， 这 样 不 断 加 快 下
去 , 直到 茶 种 葡萄 糖分 解 产 物 用 完 为 止 。 这 时 它 的 作用 就 暂
停 , 直 到 细胞 积 集 较 多 的 葡萄 糖 再 开始 作用 。

为 了 确定 酶 的 作用 是 否 真正 具有 节律 性 ， 必 须 找到 一 种

办 法 ， 既 能 确定 细胞 内 各 种 化 合 物 的 浓度 ， 而 又 不 致 破坏 细

胞 。 后 来 发现 葡萄 糖 有 一 种 分 解 产物 在 紫外 线 照 射 下 2c
光 , 这 才 找 到 了 这 种 办 法 。 在 紫外 线 照射 下 发 出 可 见 光 的 现
象 叫做 荧光 现象 。 为 了 测量 上 述 化 合 物 浓度 的 变化 , 科学 家

们 必须 用 测 微 荧 光 计 ， 其 灵敏 度 能 够 测 出 只 有 一 万 个 分 子 的 -

物质 ! 这 种 仪器 显示 出 ”蓝光 "化合物 的 生成 具有 确定 的 刷 律
性 变化 。
今天 在 美国 , 癌症 和 心脏 病 是 引起 死亡 的 主要 原因 。 经

«© 94 。

过 实验 已 经 证 明 ,如 果 把 猴子 的 周 日 节律 打 乱 ,就 会 引起 心脏
病 。 这 种 因果 关系 对 瘤 症 是 否 也 适用 呢 ?

对 蜂 螂 的 实验 证 明了 类 似 的 因果 关系 是 存在 的 。 有 一个
实验 是 将 一 个 暗 螂 的 脑 移 植 给 另 一 个 暗 螂 。 移 植 是 对 作 正 首
夜间 活动 的 暗 螂 进行 的 。 供 脑 蜂 螂 的 活动 节律 事先 经 过 调
整 ,与 正常 的 屋 夜 周期 已 经 不 一 致 。 结 果 受 脑 暗 螂 患 了 癌症 。
那么 ， 城 市 中 不 正常 的 活动 和 休息 方式 是 不 是 癌症 发 病 率 高
的 原因 呢 ?

令 人 震惊 的 是 ,人 们 发 现 癌 细 胞 的 增生 是 有 节律 的 ,在 茶
些 时 刻 癌 细胞 分 裂 的 速度 比 在 其 他 时 刻 快 。 同时 , 在 茶 些 时

” ” 刻 六 细胞 更 容易 受 X 光 的 破坏 。 我 们 不 是 需要 找到 应 用 X 光

疗法 的 最 好 时 刻 吗 ? 当然 , 一 般 来 说 ，X 光 治疗 都 是 在 白天 ，
是 人 们 醒 着 的 时 间 。 然而 , 对 通常 习惯 于 夜间 活动 的 老鼠 在
夜间 进行 和 光照 射 时 ,效果 却 很 不 好 。

目前 这 种 实验 对 外 科学 有 什么 意义 呢 ? 进行 外 科 手 术 的
钟点 同 手术 效果 有 关系 吗 ? 这 对 于 那些 甚至 在 睡 足 了 觉 以 后
到 早晨 也 不 易 醒 来 的 人 或 许 是 有 关系 的 。 这 些 过 夜生活 的 人
们 到 了 早晨 应 该 醒 来 的 时 候 ， 血 液 中 缺乏 使 人 体 适 应 从 事 活
动 和 日 常 工作 与 生活 所 需要 的 激素 。 如 果 在 半夜 通过 服药 或
X 光 照射 使 这 样 一 个 人 的 生理 节律 受到 干 拢 ， 这 种 不 理会 他
的 生物 钟 的 做 法 是 否 有 害 ? 如 果 接 着 就 对 这 个 人 实行 麻醉 ,
并 使 他 经 受 动手 术 失 血 的 冲击 ， 而 此 时 他 的 身体 又 最 不 适应
“这 种 冲击 ,那么 情况 就 更 加 复杂 了 。
现代 医学 最 近 取 得 的 奇迹 之 一 ， 是 将 刚 死 的 人 的 心脏 移

e 95 。

瘤 细胞 在 某 些 时 刻 更 容易 受 X 光 破坏 。 证 据 是 很 清楚 的 : A 是 显
微 镜 下 观察 到 的 照射 前 的 肺 部 癌 细 胞 , B 是 照射 后 的 情况 “ ”

3 E

植 到 二 不 急需 健康 心 胜 的 病人 身上 。 我 们 或 许 没有 考虑 到 ，

这 种 奇迹 之 所 以 可 能 实现 ， 乃 是 因为 产生 心脏 跳动 的 生物 节
律 的 根源 看 来 是 就 在 心脏 内 。 一 旦 心脏 脱离 了 人 体 , GAS
要 电 刺 激 就 又 开始 跑 动 。 而 且 , 一 经 开始 跳动 ,不 需要 进一步

的 刺激 就 能 不 停 地 继续 跳动 去。 这 种 现象 给 研究 生物 钟 的

理论 工作 者 提出 了 新 的 课题 。 这 个 摘除 后 移 人 异体 的 心脏 之
所 以 跑 动 ， 是 因为 心脏 里 的 生物 钟 总 是 按 其 进化 史 的 规定 来
BAW, 还 是 对 未 知 的 地 球 物理 力量 的 反应 ? 被 移植 的 心脏
的 节律 与 接受 移植 的 病人 的 其 他 节律 一 致 吗 ?

能 使 人 的 心脏 节律 慢 下 来 吗 ? 会 冬眠 的 仓鼠 平时 体温 接
近 华 氏 100 度 。 冬 眠 时 体温 降 到 华氏 44 度 。 这 时 它 的 心脏

吕 动 变 得 非常 慢 。 呼 吸 也 是 这 样 。

仓鼠 的 冬眠 能 力 看 来 是 遗传 的 。 科 学 家 们 想 研究 这 种 遗
传 到 底 复杂 到 何 种 程度 。 他 们 把 一 窝 小 鼠 放 在 一 个 特殊 的 房
闻 里 。 把 这 个 房间 蔽 光 , 并 且 把 温度 调 到 华氏 44 度 。 在 这 个

.温度 下 ,这 些小 动物 变 得 非常 安静 , 有 一 些 冬眠 了 , 另 一 些 则

Ache a im Go

FTAA IY, 这 些 动物 并 没有 反应 。 这 时 可 用 一 个 软 毛
刷 , 刷 刷 它 们 。 于 是 ,睡觉 的 小 鼠 就 醒 来 了 。 再 量 一 下 那些 没
散 的 小 鼠 的 体温 。 那 些 体温 在 华氏 44 度 的 小 鼠 继 续 冬眠 。 根
本 不 醒 。

当 这 些 冬眠 动物 完全 成 熟 时 , 让 它们 互相 交配 。 检查 它
们 的 后 代 的 冬眠 能 力 。 然后 再 让 其 中 能 够 冬眠 的 进行 交配 。
这 样 产 生 了 第 三 代 后 , 其 中 百 分 之 七 十 四 是 会 冬眠 的 。 如 果

e 97 «

fh

让 不 会 冬眠 的 互相 交配 ， 它 们 的 后 代 只

许 并 不 比 人 类

的 遗传 也

Bi, 冬眠 能 力

出 结论

A=!
FF
A

复

们

传 更

1°)

血型 的 道

ia

科学 家 认为 , 像 冬眠 那

些

这 只 小 地 松鼠 是 在 冬眠 时 被 挖 出 来 的 。 有
样 使 人 体 的 新 陈 代谢 放 慢 是 治疗 疾病 的 一 种 方法

e 98 。

现在 科学 家 们 必须 设法 提取 由 基因 所 产生 的 冬眠 物质 。
提取 工作 可 能 需要 相当 一 段 时 间 ， 不 过 一 旦 科学 家 们 能 够 提
取出 来 ， 宇 航 员 是 否 可 以 通过 冬眠 的 方法 在 宇宙 空间 中 作 远
程 航行 呢 ? 在 冬眠 状态 中 ,人 体 的 节律 比较 慢 , 食 物 需求 也 非
FR. 那么 , 用 这 种 方法 使 人 体 的 新 陈 代谢 速度 放 慢 是 否 也
是 一 种 对 付 疾病 的 办 法 昵 9 也 许 这 能 杀 死 食 入 我 们 身体 的 细
"BE?

有 些 科 学 家 提出 ， 设 法 达到 一 种 像 北 极 能 那样 接近 冬眠
的 状态 ,也 许 对 人 是 有 用 的 ,特别 是 遇 到 饥荒 的 时 候 。

设 在 阿拉 斯 加 的 美国 海军 北极 研究 实验 室 所 进行 的 研究

表明 ， 雄 性 北极 能 能 够 暂时 进入 新 陈 代谢 几乎 完全 停止 的 状
态 。 经 过 一 星期 左右 的 睡眠 以 后 , 能 的 夜间 心 搏 每 分 钟 仅 八
次 ,而 能 夏天 睡觉 时 的 心 搏 则 为 40 次 以 上 。 然 而 北极 能 并 不
是 真正 的 冬眠 动物 ,这 是 因为 在 冬天 睡觉 时 ,它们 的 体温 并 不
”急剧 下 降 。 而 能 够 冬眠 的 仓鼠 、 地 松鼠 、 金 花 鼠 和 土 氢 鼠 的 体
温 在 冬眠 时 下 降 很 多 ,几乎 达到 冰点 。

熊 介 乎 这 些 真正 的 冬眠 动物 和 非 冬眠 动物 之 间 。 像 免 、
狐狸 . 狼 、 狼 多 这 样 的 动物 在 冬天 能 一 沉睡 十 五 小 时 而 不 是 八
水 时 。 但 是 当 它们 睡觉 时 ,它们 的 心 捕 率 实际 上 加 快 了 ,这 大 ，
概 是 为 了 保护 自己 ,抵御 严寒 吧 。

科学 家 们 目前 并 没有 查 明 所 有 动物 的 冬眠 能 力 。 像 大 家
所 数 悉 的 臭 珊 、 多 、 山 鼠 、 浣 能 之 类 的 动物 的 冬天 习性 和 冬眠
能 力 , 到 目前 仍然 是 未 知 数 。 在 美国 阿拉 斯 加 州 的 严寒 气候
下 ,雄性 北极 能 在 冬天 里 作 一 团 , 用 尾巴 把 鼻子 盖 上 , mE

ma 99 e

大 觉 。 但 是 TE

一 种 周 日 节律 ,中 午 心 捕 率 比较 高 ,到 午夜 每 分 钟 就 只 有 八 次
RKTT. REAM AMEE? 这 仍然 是 个 谜 。

一 头 匀 着 身躯 度 过 寒冬 的 北极 能 ， 必 须 本 身 有 足够 的 脂

肪 才能 活 下 去 。 干 瘦 的 能 必须 不 断 活动 去 搜寻 食物 。 如 果 准
备 飞 往 其 他 行星 的 宇航 员 能 够 暂停 新 陈 代谢 的 话 ,那么 ,理想

的 宇航 员 难 道 不 会 是 体重 达到 重量 级 的 人 吗 ? 当 人 类 识破 了

”他 的 生物 钟 的 秘密 时 ， 关 于 温 克 尔 在 山上 睡 一 觉 就 过 了 二 十
年 的 故事 ”, 会 不 会 在 这 个 宇宙 航行 的 时 代 成 为 现实 呢 ?
对 于 我 们 当中 的 大 多 数 人 来 说 ， 相 信 我 们 目前 的 这 种 状

况 是 遗传 的 结果 ,这 一 点 并 不 太 困难 。 我 们 甚至 可 以 承认 ,我

们 之 所 以 能 够 存在 到 今天 ， 完 全 是 因为 我 们 的 祖先 能 够 通过
调整 生物 节律 来 适应 恶劣 环境 的 结果 。 但 是 , 我 们 能 够 接受
所 有 关于 这 些 节律 的 因果 关系 的 脐 测 吗 ? 我 们 能 够 相信 天 们
有 能 力 控制 这 些 节律 吗 ?

AK, 随 着 科学 技术 的 迅速 发 展 , REM,
相信 能 掌握 自己 的 命运 。 但 是 , 有 一 种 关于 生物 钟 的 理论 对

于 自命 不 凡 的 人 来 说 可 能 是 一 种 打击 。 如 果 一 个 人 的 身体 细

胞 的 脉动 可 能 要 受到 来 自 遥 远 便 星 的 辐射 的 制约 的 话 , 那 么 ，
谁 还 能 说 他 是 宇宙 的 主人 呢 ?

一 一

睡 二 十 年 之 后 又 回 到 家 里 。 一 一 译 者

¢ 100。

1) 美国 作家 华盛顿 . 欧文 (1783 一 1859 年 ) 一 篇 小 说 的 主人 公 ， 他 在 让 中 沉

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统一 书号 . 13031。987
ec. ht: Cee

ABE: 1390-13-16

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