晝夜節律 (英語:circadian rhythm )又称日夜節律 、近日节律 [ 1] 、概日節律 [ 2] [ 3] 、日變節律 [ 4] 、生理時鐘 (physiological clock),是一種生理現象,以內源性 、持續的,呈現以約24小時為周期的變動;由日變時鐘 (circadian clock)所驅動。晝夜節律已在動物 、植物 、真菌 和藍菌 中被廣泛觀察到,並且有證據表明它們在每個生物界 中獨立進化[ 5] [ 6] 。
人類晝夜節律(24小時)生物鐘的一些特性
英语 circadian 源自拉丁语 circa,為大約、大概的意思;拉丁语 diem 是一天、一日之意。合起來,在字面上的意思,是大約一天。
昼夜振荡器 (circadian oscillator)则是驱动昼夜节律的中枢机制,使生物的生理节律与昼夜周期相一致,以近24小时为周期而振荡的节律,由基因产物 作用于基因启动子 所组成的反馈回路 或其他反馈回路。
1729 年,法国科学家让-雅克·多尔图·德迈朗 在一篇科学论文中首次描述了内源性昼夜节律。他注意到,即使在没有外部刺激的情况下,日本含羞草 植物的叶子也会继续以大约 24 小时的模式移动(睡眠运动)。 [ 7] [ 8]
1962年,德国人尤金·阿绍夫 (Jürgen Aschoff)自己在无光状态下度过了大约一周的时间。研究表明,人类昼夜节律,包括睡眠 -觉醒 、核心体温和尿液中甾体 激素 ,都被证明周期比24小时更长,接近25小时。 [ 9] 。然而,随后使用各种实验条件的研究表明,虽然每个人的昼夜节律不同,但平均周期为24小时10分钟。 [ 10] [ 11]
昼夜节律存在于动物(包括人类)的睡眠和进食模式中。核心体温、脑电波 活动、激素 产生、细胞再生和其他生物活动也有明显的模式。此外,光週期現象 ,即生物体对白天或夜晚长度的生理反应,对植物和动物都至关重要,昼夜节律系统在测量和解释日长方面发挥着作用。及时预测季节性的天气状况、食物供应或捕食者活动对许多物种的生存至关重要。虽然不是唯一的参数,但光周期(日长)的变化长度是预测生理和行为季节性时间的最有预测性的环境线索,最显著的是迁徙、冬眠和繁殖的时间[ 12] 。
2017年,来自美国的三位遗传学家杰弗理·霍尔 (Jeffrey Hall)、迈克尔·罗斯巴希 (Michael Rosbash)和迈克尔·扬 (Michael Young)因“发现控制昼夜节律的分子机制”而共同赢得诺贝尔生理学或医学奖 [ 13] [ 14] 。
昼夜节律被视为科学知识转移到公共领域的一个例子[ 15] 。
曾海波,尚游,袁世荧. 近日节律对麻醉药物作用的影响. 国际麻醉学与复苏杂志,2010,31(06):561-564. DOI:10.3760/cma.j.issn.1673-4378.2010.12.022
贺弋, 邵继紅, 岳江涛, & 曾德福. (1993). 人工概日节律法治疗失眠症的初步探讨. 宁夏医学杂志, 15(1), 46-46.
宋艳,徐丽,梁辉,等.家蚕滞育诱导过程中概日节律基因period和timless在卵中的表达[C]//中国蚕学会家蚕和柞蚕遗传育种学术研讨会.2009.
Edgar RS, Green EW, Zhao Y, van Ooijen G, Olmedo M, Qin X, Xu Y, Pan M, Valekunja UK, Feeney KA, Maywood ES, Hastings MH, Baliga NS, Merrow M, Millar AJ, Johnson CH, Kyriacou CP, O'Neill JS, Reddy AB. Peroxiredoxins are conserved markers of circadian rhythms . Nature. May 2012, 485 (7399): 459–464. Bibcode:2012Natur.485..459E . PMC 3398137 . PMID 22622569 . doi:10.1038/nature11088 .
de Mairan JJ. Observation Botanique. Histoire de l'Académie Royale des Sciences. 1729: 35–36.
Czeisler, C. A.; Duffy, J. F.; Shanahan, T. L.; Brown, E. N.; Mitchell, J. F.; Rimmer, D. W.; Ronda, J. M.; Silva, E. J.; Allan, J. S. Stability, precision, and near-24-hour period of the human circadian pacemaker . Science (New York, N.Y.). 1999-06-25, 284 (5423): 2177–2181 [2024-08-17 ] . ISSN 0036-8075 . PMID 10381883 . doi:10.1126/science.284.5423.2177 . (原始内容存档 于2024-07-10).
Aschoff, J. (ed.) (1965) Circadian Clocks . North Holland Press, Amsterdam
Avivi, A.; Albrecht, U.; Oster, H.; Joel, A.; Beiles, A.; Nevo, E. Biological clock in total darkness: the Clock/MOP3 circadian system of the blind subterranean mole rat . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. November 2001, 98 (24): 13751–6. Bibcode:2001PNAS...9813751A . PMC 61113 . PMID 11707566 . doi:10.1073/pnas.181484498 .
Avivi, A.; Oster, H.; Joel, A.; Beiles, A.; Albrecht, U.; Nevo, E. Circadian genes in a blind subterranean mammal II: conservation and uniqueness of the three Period homologs in the blind subterranean mole rat, Spalax ehrenbergi superspecies . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. September 2002, 99 (18): 11718–23. Bibcode:2002PNAS...9911718A . PMC 129335 . PMID 12193657 . doi:10.1073/pnas.182423299 .
Li D, Ma S, Guo D, et al. Environmental circadian disruption worsens neurologic impairment and inhibits hippocampal neurogenesis in adult rats after traumatic brain injury. Cell Mol Neurobiol. February 2016. PMID 26886755 . doi:10.1007/s10571-015-0295-2 .
Ditty, J.L.; Williams, S.B.; Golden, S.S. A cyanobacterial circadian timing mechanism. Annual Review of Genetics. 2003, 37 : 513–43. PMID 14616072 . doi:10.1146/annurev.genet.37.110801.142716 .
Dunlap, J.C.; Loros, J.; DeCoursey, P.J. (2003) Chronobiology: Biological Timekeeping . Sinauer, Sunderland
Dvornyk, V.; Vinogradova, O.; Nevo, E. Origin and evolution of circadian clock genes in prokaryotes . Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. March 2003, 100 (5): 2495–500. Bibcode:2003PNAS..100.2495D . PMC 151369 . PMID 12604787 . doi:10.1073/pnas.0130099100 .
Koukkari, W.L.; Sothern, R.B. (2006) Introducing Biological Rhythms . Springer, New York
Martino, T.; Arab, S.; Straume, M.; Belsham, Denise D.; et al. Day/night rhythms in gene expression of the normal murine heart. Journal of Molecular Medicine. April 2004, 82 (4): 256–64. PMID 14985853 . doi:10.1007/s00109-003-0520-1 .
Refinetti, R. (2006) Circadian Physiology, 2nd ed . CRC Press, Boca Raton
Takahashi, J.S.; Zatz, M. Regulation of circadian rhythmicity. Science. September 1982, 217 (4565): 1104–11. Bibcode:1982Sci...217.1104T . PMID 6287576 . doi:10.1126/science.6287576 .
Tomita, J.; Nakajima, M.; Kondo, T.; Iwasaki, H. No transcription-translation feedback in circadian rhythm of KaiC phosphorylation. Science. January 2005, 307 (5707): 251–4. Bibcode:2005Sci...307..251T . PMID 15550625 . doi:10.1126/science.1102540 .
Moore-Ede, Martin C.; Sulzman, Frank M.; Fuller, Charles A. The Clocks that Time Us: Physiology of the Circadian Timing System. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press. 1982. ISBN 0-674-13581-4 .