韩国研究团队用数学解开60年之久的生物钟秘密

韩国研究团队用数学解开60年之久的生物钟秘密. October. 07, 2015 13:49. by 李载雄 东亚科学记者 ilju2@donga.com. 韩国数学家解决了一个持续60年之久的生物学难题。KAIST数理科学系教授金在景(照片，音译)5日表示，利用数学模型，解开了一个即使温度改变，生物钟也会按时运作的原理。他通过数学查明生命钟的秘密，引起人们关注。 生物钟起到维持24小时周期的生物节律的作用，一到晚上9点左右，开始分泌睡眠荷尔蒙“将黑素”，提醒人们睡觉，到了早上7点左右则让人醒来。但是普通的生物化学反应，随着温度上升，反应速度也会加快。也就是说，身体发热或在夏季，睡眠时间可能会缩短。但幸运的是，人体生物钟与温度变化无关，能保持稳定。这种性质虽然早在1954年就被发现了，但60年过去了，人们依旧没搞清楚其运作原理。虽然许多生物学家和数学家发表了各种假设，但是每次验证都失败了。 金教授注意到生物钟的核心即蛋白质“Period2”分解的样子很特别。普通的蛋白质会随着时间的推移迅速分解。Period2反复进行快速分解然后慢慢分解的过程，以阶梯形态减少。 作为一个数学专业人员，他提出需要两种方法的假设，并利用微分方程式，通过制作数学模型进行了分析。其结果预测，Period2存在快速分解法与缓慢分解法这两种方法的事实和适当调整两种方法比率的“磷酸化开关”的存在。 如果温度上升到摄氏37度以上的话，磷酸化开关会提高Period2缓慢分解一方的比率，整体上推迟分解速度；如果温度降至摄氏30度以下的话，则提高快速分解的一方的比率，提高分解速度。 该假设由杜克-新加坡大学医学院教授组大卫•伯燮通过实验验证并确认为事实。该医学院由美国杜克大学与新加坡国立大学共同运营。 金教授表示，“如果开发出调节磷酸化开关的物质，就可以预防因夜间工作或经常国外出差而有可能发生的生物钟异常。这一研究结果1日发表在《细胞》的姊妹杂志《分子·细胞》上。