Nature、PNAS：温度如何调控生物钟？

可以被生物钟感知的因子包括昼夜变化的光以及温度。相对于光，人们对于温度如何调控生物钟了解甚少。近期，在国际著名学术期刊《Nature》和《PNAS》分别发表的两项研究，同时聚集温度对生物钟的影响机制。

　　

生物通报道：生物钟是生物最基本的特征之一，存在于动物个体及其大分子、细胞、组织的各种生理活动之中，生物钟是生命科学目前的研究热点领域。由于地球自转所产生的昼夜交替，自然界中大多数生物进化出了生物钟系统用于感知这种变化。可以被生物钟感知的因子包括昼夜变化的光以及温度。相对于光，人们对于温度如何调控生物钟了解甚少。近期，分别在国际著名学术期刊《Nature》和《PNAS》发表的两项研究，同时聚集温度对生物钟的影响机制。延伸阅读：Science：破解生物钟之谜 获新进展。

在《Nature》杂志上发表的研究中，来自英国布里斯托尔大学的研究人员，重新认识了生物钟响应温度变化的机制。与伦敦大学学院、洛桑大学和剑桥大学的合作者们一起，研究人员发现了一种叫做促离子型受体25a (IR25a)的蛋白在诱导果蝇大脑响应微小温度变化中起至关重要的作用。

研究人员调查了缺失IR25a的果蝇是否能够让它们的生物钟与温度变化同步。研究小组的实验证实，当温度波动大时缺失IR25a的果蝇能适应。当温度变化范围小时缺失IR25a的果蝇不能适应。

这项研究的负责人、伦敦大学学院的Ralf Stanewsky博士说：“我们的研究结果揭示了温度信号重设脑生物钟机制的惊人复杂性。与光重设人类和果蝇生物钟相似，看起来很清楚：生物体并不依赖单一的信号通路，而是利用了多条温度和光线信号输入途径。这表明了生物钟与环境精确同步的重要性，未来的研究工作将要解决这些不同的输入信号整合到大脑生物钟去的机制。”

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对于许多生物来说，一个大约24小时的内部时钟控制着生命的节奏——从动物睡觉，到植物叶片的打开和霉菌的繁殖。科学家们已经开始了解关于这个内部时间保持系统的更多信息，但是一个重要的方面——其对温度的复杂反应，仍然是个谜。原因是，升温和降温会引起时钟向前或向后摆动，但它们不能缩短或延长其24小时的循环。近期在《PNAS》发表的另外一项研究，深入分析了其背后的根本机制。

在这项研究中，来自美国洛克菲勒大学的研究人员给出了一种解释：时钟的内部齿轮——基因的周期性活动和蛋白质的浓度，并不岁稳定而改变，因此，周期的长度保持不变。同时时钟的核心机制，似乎与感知温度的外部途径联系在一起。这种外部耦合，可能暗示时钟往前或往后跳。

这项研究是由本文资深作者、洛克菲勒大学Eric Siggia实验室和Michael W. Young遗传学实验室合作完成的，为几十年来关于生物钟由于温度导致偏移的科学研究，提供了一定的依据。

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Philip B. Kidd et al. Temperature compensation and temperature sensation in the circadian clock, Proceedings of the National Academy of Sciences (2015). DOI: 10.1073/pnas.1511215112

Chen C. et al. Drosophila Ionotropic Receptor 25a mediates circadian clock resetting by temperature. Nature, 2015, doi:10.1038/nature16148