科学家在试管中成功重建了全球最简单的生物钟系统，揭示了基因如何随昼夜节律开启与关闭。
由纽卡斯尔大学（Newcastle University）研究人员参与的国际团队，通过对蓝绿藻中发现的自然界最简昼夜节律系统进行研究，首次在试管中重现了其每日基因开关过程。
发表于《自然-结构与分子生物学》的研究表明，该生物钟通过关闭"晨间基因"同时开启"晚间基因"（反之亦然）来协调基因活动。
最令人惊叹的是，细胞内基因活动的巨大复杂性与变异性，竟能被如此简单的计时机制编排成优美的节律模式。
——纽卡斯尔大学生物科学研究所高级讲师尤利娅·尤曾科娃博士（Dr Yulia Yuzenkova）
昼夜节律对健康的重要性
生物钟对人类健康至关重要，它通过精准调控基因开关，使24小时生物周期与自然光暗节律同步。当内部时钟与外部环境失衡时，人体会承受身心压力，这在时差反应或夏令时转换期间尤为明显。目前研究已证实部分心理健康问题与昼夜节律紊乱存在关联。
随着昼夜节律在健康和医学领域的重要性日益凸显，相关研究热度持续攀升。药物与疫苗在特定时间给药可显著提升疗效，关键正在于匹配人体昼夜节律。
由于复杂生物体的昼夜节律系统结构精密、研究难度大，纽卡斯尔大学等机构的国际团队转向自然界最简版本——水生蓝细菌（又称蓝绿藻）中的生物钟系统。研究团队成功在试管中重现了基因的日常节律性开关过程，并通过生物化学、结构分析及活体实验方法，证实该生物钟在实验室条件下能通过关闭"晨间基因"同时开启"晚间基因"（反之亦然）来协调基因活动。
"我们展示了生物钟的单一信号如何同时开启一组基因并关闭另一组基因，从而产生相反的基因表达相位。在细胞中，这意味着部分生理过程在黄昏达到峰值，而另一些则在黎明达到峰值，"该研究资深作者、加州大学圣地亚哥分校苏珊·戈尔登教授（Professor Susan Golden）表示。
纽卡斯尔大学生物科学研究所高级讲师尤利娅·尤曾科娃博士补充道："最显著的突破在于，细胞基因活动的极端复杂性与变异性，竟能被如此简单的计时机制编排成优美的节律模式。这项研究不仅深化了我们对生物节律的认知，更支持了从微生物生物技术到人类肠道健康等多领域的应用发展。"
未来展望
通过解析昼夜节律在分子层面控制基因的机制，科学家能更清晰地阐明复杂生物钟的运作原理。这将推动生物工具的开发，实现特定时段目标分子的生物合成——实质上创建可调度的工具，使生物技术中高价值化合物的生产实现精准定时。
长远来看，昼夜节律生物学还可能为调控人类肠道微生物群提供新策略，通过多系统协同作用（包括大脑功能）促进整体健康。
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