吴浩源
金鸡啼鸣破晓，鸟儿晨唱晚息，牵牛花放迎朝，夜莺黄昏捕食，晚香玉对月挥馥，猫头鹰昼伏夜出，猫咪晚间逮鼠，蜘蛛凌晨织┩……是谁告诉它们一天中的时间？
候鸟春秋迁飞，蛇蛙冬前蛰伏，百花深秋凋谢，腊梅傲雪迎春，水禽春天交配，鹿麇秋天成双……又是谁告诉它们四季的变化？
深秋时节，松鼠忙碌地收集松子，是谁告诉它寒冬将至，快快储蓄冬粮？栖居在美国加利福尼亚州卡皮斯特拉诺区的燕子，每年都在三月十九日前后从南美飞来，难道它们有自己的日历？
是谁告诉巴西海岸的绿海龟，出发到八千公里外的阿森松岛产卵的日子到了？招潮蟹为什么能准确地测知涨潮和退潮的时间？是谁告诉眼虫藻，潮水将退，快快地从泥土中出来觅食？是谁通知狐狸，一月份到了，赶快缔结良缘？
生物感知时辰的本领奥秘无穷，招潮蟹能根据太阳和月亮的运行每天校正自己的“钟表”，分毫不差，而人类经过几百年的努力，至今还无法造出一种能与太阳、月亮和星球的运行完全一致的钟表。这么说来，各种生物体都有自己计算四季时辰的妙法？两百多年前就有人用实验来寻求这个答案，他们把叶片昼张夜合的豌豆置于与外界隔绝的黑洞里，结果叶片依然在白天的时间里张开，在夜晚的时间里闭合。蟑螂是昼伏夜出的昆虫，如果把它们置于温、湿度和气压恒定的连续黑暗中，在数日或数周内，它们知道什么时间是白天，应伏而不动，什么时间是黑夜，该出而觅食，每一个周期是二十三小时五十三分；把老鼠放在带转轮的笼子里，只要老鼠一活动，装在轮上的仪器就自动计数和计时，在相同温度下给予连续几周的连续光照，结果发现老鼠仍保持它白天睡眠、夜晚活动的节律。这些实验说明，尽管动植物不戴手表，也没有日历，但它们体内有一种能感知天体运行节律并以此调整其生理活动的“钟”，人们称之为“生物钟”或“生理钟”。
生物钟在生物体内的什么地方？让我们来看看科学家怎样用实验去寻找它。蟑螂是一种令人厌恶的昆虫，但却是实验的好材料。把蟑螂的头摘掉，它还能活几天，但失去了昼伏夜出的节律。如果把另一只蟑螂的脑子移植到无头蟑螂身上，仍无济于事，说明生物钟不在脑子中。若把脑周围的各种腺体也移植进去，无头蟑螂立即恢复了正常的昼夜活动节律!再用一对蟑螂做实验，把其中一只长期置于连续光照下使其节律失常；把另一只正常的蟑螂剪去六条腿，仰卧在前者的背上并把它们的血液循环系统连接起来，当把连在一起的蟑螂再放在连续光照下时，下面那只活动节律失常的蟑螂又恢复了正常。这些实验说明，控制蟑螂活动节律的可能是某一个腺体分泌的激素进入血液中启动或拨正了无头蟑螂或活动失常的蟑螂的“钟”。经过无数次实验，终于在蟑螂食管下找到了这个“钟”，它就是咽下神经节中四个专司分泌激素的细胞。如果把无腿蟑螂的咽下神经切断，初时对有腿蟑螂的活动稍有影响，但瞬间即恢复正常，这说明咽下神经只是一个“子钟”，体内必定还有控制“子钟”的“母钟”，当一个子钟停走后，母钟能马上进行调整；但失去所有子钟的无头蟑螂，其母钟也彻底瘫痪了。蟑螂体内的神经轴突分泌激素就是“母钟”。不同的生物有不同的生物钟，鸟类的生物钟是脑上腺；植物体内的光敏素是控制植物昼夜节律或开花时间的生物钟……生物钟的机制远比当代最先进的钟表还复杂，它和地球和月亮的运行（昼夜和四季交替，潮汐等），太阳光、温度、生物体内复杂的化学物理变化、遗传等等因素息息相关，其中的奥秘无穷无尽，目前人们只揭开小小的一角。
钟表可以校正、倒拨和调整，生物钟也能做到吗?美国大西洋科德角的招潮蟹能根据太阳和月亮运行校正生物钟：招潮蟹身上的颜色白天变深、晚上变浅，每天都比前一天晚五十分钟；在完全黑暗的情况下，用飞机把招潮蟹从美国大西洋沿岸送到太平洋沿岸，原先同大西洋沿岸日出时间同步的体色变化节律经一段短时间后，很快地就调整到和太平洋沿岸日出的时间同步。有趣的是，如果把招潮蟹放入接近冰点的水中六个小时，然后迅速把水温加热到室温，结果发现招潮蟹体色变化的时间推迟了六个小时，说明冰冷的水使蟹的生物钟停走了六个小时，当水温恢复正常后又像表上了链一样地走动了。三叶草是一种叶子昼张夜合的植物，如果白昼偏偏把它置于人造黑夜中，夜晚偏把它放在光照下，过一段时间后，叶片的张合就和自然昼夜颠倒了，生物钟已被倒拨；如果恢复自然昼夜的节律，钟又很快地校正过来了。
人体内也有生物钟吗？心脏每分钟搏动70—80次；胸膈肌每分钟起伏20次；没有闹钟，每个人都能在早上的一定时间内自醒；人体温清晨最低，黄昏偏高；大多数化学组分的变化和代谢活动均在白天达到最高峰。如果体内没有某些生物钟在控制这些活动，哪来这样的节律？夜班工人比正常班的人容易患神经官能症或其他疾病；穿越时区越多的飞行员及乘务员，到达目的地以后的各种反应比没穿越时区的同类人员的反应迟钝；长时间脱离地球引力的宇航员在精神、体力、代谢、睡眠等的节律受到一定的影响……这说明生物钟的运转受到了干扰。人体生物钟远比一切生物的生物钟复杂，科学家对它的探索还刚刚开始。
如果有一天人类完全揭开了生物钟的奥秘，那世界将会是另一种面貌。就我们目前所掌握的那一点点线索，就足以使人类的生活发生不小的变化：例如植物在一天中吸收不同的无机离子的时间各异，我们可以投其所好，在它需要“吃”某种无机离子的那个时间内喂以它所需要的肥料以达到最佳的增产效果；用人造光源延长白天的时间使母鸡多生蛋；减少黑夜的时间可使牛羊的发情期延长，增加交配次数，繁殖出更多的后代；每天下午是苍蝇一天之中代谢最旺、活动最多的时间，这时也是用最少的杀虫剂达到最高杀伤率的时间；心脏病人对洋地黄的敏感性在凌晨四时比在其他时间大40倍，这对掌握用药时间大有裨益；癌细胞的分裂有它的周期，如对其规律能了如指掌，那对恶性生长就制之有术了；保持正常的生活规律使生物钟走动正常，可能与人们身体健康和延长寿命有很大的关联……
我们希望有那么一天，人类将像摆弄手表那样摆弄奇妙的生物钟!
(选自《大自然的奥秘》，1980年)