新聞通訊員 李愛濤
近日，神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《自然-神經(jīng)科學(xué)》（Nature Neuroscience）在線發(fā)表湖大生科院劉志華教授團(tuán)隊與美國哈佛醫(yī)學(xué)院合作的突破性研究成果，這是學(xué)校首篇發(fā)表于該期刊的論文，標(biāo)志著湖大在腦科學(xué)研究領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重要突破。
夏季高溫環(huán)境下，人們常會比常溫時更早覺醒，這一現(xiàn)象背后，實則是人體生物鐘的精準(zhǔn)調(diào)控作用。生物鐘是生物體內(nèi)調(diào)控睡眠、飲食等生理行為的隱形時鐘，通常以24小時為周期穩(wěn)定運(yùn)行，保障生命活動有序開展。長久以來，科學(xué)家都認(rèn)為生物鐘如同精準(zhǔn)的計時器，不受溫度變化影響而保持固定節(jié)律，但劉志華教授團(tuán)隊的研究，卻顛覆了這一傳統(tǒng)認(rèn)知——面對高溫，生物鐘會主動走快，這不是功能異常，而是生物進(jìn)化出的生存智慧。
團(tuán)隊研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)境溫度超過26℃且持續(xù)一天左右時，果蠅神經(jīng)系統(tǒng)中會啟動專門的溫控機(jī)制：一種名為Lim1的蛋白質(zhì)會增多，如同打開生物鐘的調(diào)速開關(guān)，讓原本穩(wěn)定的節(jié)律開始加速；同時，神經(jīng)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)感知溫度的傳感器（TRPA1）會及時捕捉高溫信號，與調(diào)速開關(guān)協(xié)同作用，最終使果蠅的生物鐘每天加快約半小時。
生物鐘提速的實際作用，是讓果蠅在清晨更早醒來。這在自然界中是關(guān)鍵的生存策略——清晨溫度適宜，果蠅能提前完成覓食、交配等重要活動，避開正午極端高溫，從而提升生存幾率。更巧妙的是，這種提速不會導(dǎo)致生物鐘失控，每天清晨的陽光會像校準(zhǔn)器一樣，將稍快的節(jié)律拉回正軌，既實現(xiàn)了對高溫的適應(yīng)，又不破壞整體節(jié)律穩(wěn)定。
這項研究的突破之處，在于首次發(fā)現(xiàn)了生物鐘主動適應(yīng)高溫的機(jī)制，打破了生物鐘只能固定運(yùn)行的傳統(tǒng)認(rèn)知。它表明，生物的節(jié)律調(diào)節(jié)并非一成不變，而是能根據(jù)環(huán)境靈活調(diào)整的過程。這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解動物應(yīng)對氣候變化的生存策略提供了新視角，也為人類睡眠節(jié)律紊亂等問題的研究提供了重要參考。
該成果的取得，是生物學(xué)一流學(xué)科建設(shè)形成的創(chuàng)新能力的體現(xiàn)，作為學(xué)校優(yōu)勢學(xué)科的核心載體，生命科學(xué)學(xué)院依托生物學(xué)一流學(xué)科優(yōu)勢，聚焦腦科學(xué)等前沿方向，為團(tuán)隊提供了堅實研究基礎(chǔ)，助力原創(chuàng)性成果產(chǎn)出。
本研究由湖北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院劉志華教授擔(dān)任第一作者，哈佛醫(yī)學(xué)院Dragana Rogulja教授為通訊作者。湖北大學(xué)碩士研究生謝大鵬與周昊在實驗執(zhí)行及數(shù)據(jù)處理中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。該研究得到了國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
