极端环境下的生物节律

摘要

生物节律是生物为了适应地球自转产生的昼夜交替而进化出的生命活动调节机制。从植物的光合作用和叶片开合,到哺乳动物的睡眠、觉醒、进食、代谢、激素分泌和体温变化等,都受到生物节律的调节。一般认为,内源性的节律较为稳定,并且具有温度补偿效应。中枢节律由外界光照条件所同步化;外周组织的节律如何受中枢调控,也受到机体自身代谢反馈的影响。然而,在某些极端环境下,例如长期处于极昼极夜的两极地区、氧气含量低且气温变化无常的高原地区、干旱且气温变化范围极大的沙漠地区、常年不见阳光的深海和完全脱离地球自然环境和重力的太空,除了光照之外的其他环境因素也会对整个机体的节律产生影响;长期在这些极端环境下生存的生物也由于自然选择,进化出了相关基因的多态性以及独特的节律表型。本综述将讨论光照、低氧环境和温度影响生物节律的分子机制,并总结对于两极、高原、沙漠地区,以及深海、太空中动物的生物节律在个体和分子层面上的研究。这些研究或许可以帮助更好地理解生物体如何适应极端环境,为需要在极端环境下开展工作的人们如何调整作息状态提供一定的参考。