熊的基因甚至在冬眠期间也显示出昼夜节律

根据一项基因研究，灰熊的生物钟在冬眠期间似乎一直在滴答作响。这种持久性突出了昼夜节律在包括人类在内的许多生物的新陈代谢中的强大作用。基因研究证实了观察证据，即熊的能量产生仍然以每天的模式起伏，即使它们几个月不吃东西也一样。研究人员还发现，在冬眠期间，能量产生的幅度变钝了，这意味着高点和低点的范围变小了。冬眠状态下的高峰出现时间也比活动季节晚，但日波动仍然存在。

　　

根据一项基因研究，灰熊的生物钟在冬眠期间似乎一直在滴答作响。这种持久性突出了昼夜节律在包括人类在内的许多生物的新陈代谢中的强大作用。

华盛顿州立大学领导的基因研究证实了观察证据，即熊的能量产生仍然以每天的模式起伏，即使它们几个月不吃东西。研究人员还发现，在冬眠期间，能量产生的幅度变钝了，这意味着高点和低点的范围变小了。冬眠状态下的高峰出现时间也比活动季节晚，但日波动仍然存在。

“这强调了昼夜节律本身的重要性——它们赋予生物体灵活性，使其在冬眠的熊那样极端的状态下仍然发挥作用，”华盛顿州立大学综合生理学和神经科学系教授、《比较生理学杂志B》上这项研究的资深作者Heiko Jansen说。

其他研究表明，昼夜节律，即地球上大多数动物共同的24小时生理周期，与代谢健康有关。在人类中，这些模式的重大破坏，比如夜班工作，与代谢问题有关，比如体重增加和糖尿病的高患病率。

从某种意义上说，熊是极端轮班工作者，冬眠时休息长达6个月。像Jansen的团队这样的研究人员正试图弄清楚他们是如何养成看似不健康的习惯的:体重增加过多，然后不吃东西，几个月不怎么运动——所有这些都没有造成骨质流失或糖尿病等疾病的有害影响。

与冬眠的啮齿类动物几乎处于昏迷状态不同，熊在冬眠期间偶尔会四处走动。通过在华盛顿州立大学熊中心对灰熊的观察研究，研究人员发现这些运动倾向于遵循昼夜节律，白天比晚上更活跃。

在目前的研究中，研究人员观察了这种昼夜节律是否在细胞水平上表达。他们在活动季节和冬眠季节从六只熊身上提取细胞样本，然后培养这些细胞进行一系列基因分析。

为了模拟冬眠，研究人员检查了熊在冬眠期间典型的体温降低的细胞，大约34摄氏度(93.2华氏度)，并将其与活动季节的37摄氏度(98.6华氏度)进行了比较。

他们发现数以千计的基因在冬眠的熊细胞中有节奏地表达。这通过三磷酸腺苷或ATP(人体细胞的能量来源)产生的上升和下降转化为能量的节律。冬眠状态下，ATP仍以日常模式产生，但产生幅度变钝，峰谷较低。在冬眠条件下，最高生产点也比在活动季节条件下晚。

维持昼夜节律本身就需要一些能量。研究人员认为，通过在冬眠期间改变这种节奏，熊仍然可以在不付出太多代价的情况下从日常循环中获得一些精力充沛的好处——这可能有助于它们在没有食物的情况下存活数月。

“这就像设置恒温器一样。如果你想节省一些能量，你就调低恒温器，这基本上就是熊所做的，”詹森说。“他们正在使用抑制昼夜节律的能力，但他们并没有阻止时钟的运行。这是一种微调动物代谢过程和能量消耗的新方法。”

该研究的共同作者包括第一作者埃勒里·文森特、华盛顿州立大学的布莱尔·佩里和查尔斯·罗宾斯，以及加州大学圣克鲁兹分校的乔安娜·凯利。这项研究得到了美国国家科学基金会和华盛顿州立大学熊类研究与保护基金会的支持。