新华社北京10月2日电 从蓝绿藻到真菌、从植物到动物，地球生命普遍拥有一套内置的时钟，以24小时为周期调节生理活动，以适应我们这颗行星的自转和昼夜变化。获得2017年诺贝尔生理学或医学奖的三位科学家，在分子水平上揭示了生命时钟怎样“滴答”走动。
含羞草叶子在黑暗中仍按昼夜规律开闭，向日葵在太阳尚未升起时已经朝向东方，人在亮如白昼的办公室里待到半夜照样犯困——生物的自然节律并不依赖于外界条件刺激，而是由某种内在机制掌控。钟表的核心元件是振荡器，比如钟摆、机械振子或石英电路，它们产生稳定的周期性振动。
人们很早就发现生物节律特征可以遗传，随着分子生物学发展，科学界逐渐提出“生物钟基因”的设想。20世纪70年代，美国加州理工学院的西摩·本泽和罗纳德·科诺普卡用果蝇做实验，筛选相关的基因突变。
果蝇的破蛹羽化有着特定节律，野生品种只在一天的特定时刻出蛹，周期是24小时。科诺普卡等人培养并筛选出了周期更长或更短，甚至没有周期的果蝇，发现它们在基因组的同一区域发生突变，从而定位到了生物钟基因，命名为“周期”基因。但限于技术发展水平，人们当时无法弄清这个基因的代码序列，因为克隆果蝇DNA的技术于70年代晚期才出现。
1984年，三名美国科学家，杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬克隆出了“周期”基因，并把它编码的蛋白质命名为PER。他们发现，果蝇体内的PER蛋白质浓度有规律地变动，振荡周期正是24小时。至此，人们找到了生物钟的“振荡器”，看到了它的振荡，接下来就是弄清工作原理。
霍尔和罗斯巴什提出了一个“负反馈”机制：PER蛋白质浓度上升会抑制“周期”基因的活动，阻止基因制造出更多的PER蛋白质，导致浓度回落。这就好比攒下几个钱后，人就不继续工作挣钱了。
抑制基因活动必须在细胞核里进行，而PER蛋白质自身无法进入细胞核，需要另一种蛋白质的协助，即扬于1994年发现的第二个生物节律基因“无时”，其编码的蛋白质被称为TIM。PER蛋白质浓度比较高时，能与TIM蛋白质结合，从而获得进入细胞核的“通行证”。
此后还发现了其他几个相关基因，涉及到PER蛋白质的降解、“周期”基因的启动等，与前两种基因共同构成“转录翻译反馈回路”（TTFL），这就是果蝇生物钟的核心振荡机制。
如果把PER蛋白质比拟成钱、“周期”基因的运作比拟成劳动，那么TIM蛋白质就可以比作消费欲望，其他基因分别是消费行为、工作动力等等，整个振荡过程可以想像成工薪族钱包鼓起来又瘪下去的周期性变动。
时隔30多年后，霍尔、罗斯巴什和扬因为这一研究发现最终摘获诺奖。霍尔在获奖后接受美联社采访时说，弄清这一机制有助于解决因昼夜节律紊乱导致的睡眠问题。
文/新华社记者 王艳红
从果蝇处见微知著
——记2017年诺贝尔生理学
或医学奖获得者
一只小小的果蝇体内，竟有揭示人类生物钟机制的基因密码。
三位“40”后美国科学家历时几十年，从果蝇处见微知著，发现了其中的奥秘。
瑞典卡罗琳医学院2日宣布，将2017年诺贝尔生理学或医学奖授予美国科学家杰弗里·霍尔、迈克尔·罗斯巴什和迈克尔·扬，以表彰他们在研究生物钟运行的分子机制方面的成就。
科学家早在上世纪六、七十年代就开始了生物钟相关基因的研究。但直到上世纪80年代中期，出生于1940年代的这三位美国科学家才从果蝇中分离出一种能够控制昼夜节律的基因，由此逐步揭示了生物钟的奥秘。
73岁的迈克尔·罗斯巴什的生物钟在凌晨五点零九分被一阵急促的电话铃声打乱了。
“一般来说，固定电话在那个时候响起，多半是因为有人死了，”他告诉美联社记者。在睡梦中惊醒，得知自己摘得诺奖后，他先是沉默了一阵子，然后说：“你是在开玩笑吗？”
瑞典中央通讯社援引罗斯巴什的话说，他接到电话后穿着睡衣和妻子坐在沙发上，“大脑一片空白，还没顾得上告诉同事们，甚至还没来得及喝上一杯咖啡。”
等他终于反应过来时，他说：“我特别高兴，为这个领域感到高兴，为果蝇感到高兴。对学校来说这也是很棒的事情。我站在巨人的肩膀上。”在他看来，这样一项基础研究发现能够引起关注令人欣慰。
在接受媒体采访时，罗斯巴什称自己与一同获奖的霍尔既是好友，也是非常长久的完美合作伙伴。
罗斯巴什出生于美国堪萨斯城，1970年从麻省理工学院获得博士学位，随后3年在英国爱丁堡大学做博士后。自1974年起，他一直任职于美国布兰代斯大学。1982年，他开始了针对生物钟的相关研究。
72岁的杰弗里·霍尔在谈及自己的研究生涯时，除了要感谢自己在求学阶段的列位导师，还要特别感谢果蝇。
“它们其实是非常复杂的生物体，其构造精密而有趣，”杰弗里此前接受美国《国家科学院学报》采访时说，他坦言随着研究的深入，他“爱上了果蝇”。
霍尔1945年出生于美国纽约。他的父亲曾是美联社记者，不过霍尔没有子承父业，而是在一位果蝇遗传学家的引导下踏上了基础生物学研究之路。
他于1971年从美国华盛顿大学获得博士学位，1971年至1973年在加州理工学院做博士后，1974年加入布兰代斯大学。
2002年起，他开始在缅因大学任教。那时他住在一处荒无人烟的地方，每天骑着哈雷摩托车去上班，他说这除了能往返160多公里体验荒野，还能在集中精力驾车时暂时抛掉实验室的烦恼。
68岁的迈克尔·扬回忆，他曾经每天都要和同事们安排一批果蝇模拟体验从纽约到旧金山的时差。
他的实验室中有两台冰箱大小的培养箱，一台贴着“纽约”字样，另一台贴着“旧金山”。培养箱里的灯早上六点开，模拟日出，晚上六点关，模拟日落。这些需要“倒时差”的果蝇帮助他揭示人体生物钟的秘密。
扬1949年出生于美国迈阿密，尽管他的父母仅高中毕业，并无科研背景，但却一直支持他对科学的兴趣。他们为扬买了天文望远镜，并包容了他的化学实验设施对地板的“毁灭性打击”。
“我十二、三岁的时候，父母给我买了一本讲达尔文进化论的书，当中有关于生物钟如何控制花儿开放和鸟儿、昆虫迁徙的描述，并提到这一机制还是个谜，”扬在获得2013年邵逸夫生命科学及医学奖时回忆道。自家后院里一株白天闭合、晚上绽放的花朵更让他决心探索其中的奥秘。
1975年，扬从美国得克萨斯大学获得博士学位。1975年至1977年，在斯坦福大学做博士后研究。1978年起，他任职于美国洛克菲勒大学。1983年，扬的研究小组在洛克菲勒大学进行了一项试验，观察由于基因突变而作息紊乱的果蝇。
经过连续四个昼夜的观察记录，用掉了6米多厚的图表纸后，扬终于确信，他们将调控生物钟的基因成功转移到了本已生物钟混乱的果蝇体内，使它们恢复了规律作息。这次实验一发不可收拾，在接下来的30多年里，扬在这一领域的研究中越钻越深。
