用果蠅發現生物鐘的奧秘

2017年諾貝爾生理學或醫學獎由來自美國的三位科學家共同獲得，他們分別是：

傑弗里·霍爾（Jeffrey C. Hall），邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash） 和邁克爾·楊（Michael W. Young）

他們發現了調控晝夜節律的分子機制，簡單來說，可以理解為生物鐘*的奧秘。

在獲得2017諾貝爾生理或醫學獎之前，三位科學家也因為這個發現獲得過2013年邵逸夫生命科學及醫學獎

註：生物鐘又稱生理鍾。它是生物體內的一種無形的「時鐘」，實際上是生物體生命活動的內在節律性，它是由生物體內的時間結構序所決定。通過研究生物鐘，目前已產生了時辰生物學、時辰藥理學和時辰治療學等新學科。

Jeffrey C. Hall

傑弗里·霍爾（Jeffrey C. Hall）1945年出生於美國紐約，是一位遺傳學家。1971年在華盛頓大學拿到了他的遺傳學博士，之後在加州理工學院攻讀博士後。1974年去了布蘭迪斯大學任教。2002加入美國緬因大學。現已退休定居於美國緬因。

Michael Rosbash

邁克爾·羅斯巴什（Michael Rosbash）同樣也是一名遺傳學家，他在1944年出生於美國堪薩斯城。和霍爾同年進入了布蘭迪斯大學任職。

Michael W·Young

邁克爾. 楊（Michael W·Young），美國遺傳學家，1949年出生於美國的邁阿密。1975年，在德克薩斯大學獲得了博士學位，之後斯坦福大學擔任博士後研究員。1978年，進入洛克菲勒大學任職。

地球上的生命總是在適應地球的旋轉。所有生物都有一定的節律，人類晚間出現睡意、飛行時差帶來困擾、花朵晝開夜合，這都是熟悉的現象。但實際上，經常所說的生物鐘究竟是如何運作的？傑弗里·霍爾，邁克爾·羅斯巴什和邁克爾·楊就通過他們的研究，帶領我們探查生物鐘，解開了生物鐘內部運作的奧秘。

他們使用果蠅*作為示範生物，分離出一個控制正常日常生物節律的基因。利用基因變異果蠅，進行了一系列開創性的實驗，揭示了操控晝夜節律的分子機制。這個機制不僅只存在於果蠅，也存在於人類。

相關的研究工作在1984年取得第一個突破。當時，在布蘭迪斯大學的傑弗里·霍爾和邁克爾·羅斯巴什與斯坦福大學的邁克爾·楊，分別克隆了果蠅的周期基因（Period gene），這個基因若經過變異，就可以改變果蠅的晝夜節律。

註：果蠅作為遺傳研究中的重要實驗材料，先後有美國遺傳學家摩爾根（1933年）、穆勒（1946年）和劉易斯（1995年）分別獲得諾貝爾生理學或醫學獎。這次幫助弗里·霍爾和邁克爾·羅斯巴什與斯坦福大學的邁克爾·楊獲得了2017年諾獎，這已經是第五次了。

這個發現帶來了傑弗里·霍爾和邁克爾·羅斯巴什的第二個突破。他們研究果蠅腦內由周期基因所編碼的信使核糖核酸 (mRNA) 和蛋白，發現它們的水平呈現晝夜節律性的變動。而且周期基因若產生變異，可以改變這些節律的波動。

這些發現為控制生物時鐘的基本機制提供了第一個線索﹕周期基因的蛋白產物可以按著24小時的周期循環，抑制自身生產的反饋路線。

傑弗里·霍爾和邁克爾·羅斯巴什隨後展開研究，揭示更多和生物時鐘機制有關的基因，並提供了詳盡的信息，說明它們的產物如何運作，怎樣通過周期基因的mRNA及蛋白的水平，控制晝夜節律，及日光如何重新調整生物時鐘。

現在他們三人在果蠅中所發現的晝夜節律的基本機制，也適用於包括人類在內的其他生物。這些機制和人類疾病之間的關係已充分顯示出來。例如，人類有兩個基因，與果蠅的晝夜節律基因對應，而這兩個基因與影響睡眠節奏的遺傳病呈現相關。

*參考資料

諾貝爾獎官網《The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2017》

維基百科

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作者系網易新聞·網易號「各有態度」簽約作者

內容為【SME】公眾號編譯，歡迎轉載

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