星期六, 6月 24, 2006

現在幾點鐘﹖ (Rhythms of Life)

讀完了一段時間,但沒時間介紹的書﹕
現在幾點鐘﹖—麻雀、黃金鼠以及所有生物都知道的事》(時報悅讀網)
除了因為忙,還因為這本書的程度比較高。既然我不會向學生做推介,也就不會在學期中花時間來寫文章了。
已經提過﹕
《科學人》四月號
萬物有時〉這篇對《現在幾點鐘》的書評應該比我有可能寫出的都更好了。
這本書顧名思義,是介紹生物時鐘的機制。這本書從生物時鐘的早期研究說起,直至這研究和現代社會的關係。研究者如何排除大自然的種種影響,去確立和研究生物體內的時鐘,單是這過程已經夠有趣。我們每天的生活節奏、動物每年遷移,到十七年蟬的蟄伏,雖然機制不同,但同樣是這門科學的研究範圍。

科學家除了找出有關的器官,甚至找出細胞裡的相關基因和分子,都是一大堆。他們還提出了有關的機制假說模型,以便研究。(除了所用的基因和分子有少許分別外,果蠅和老鼠—甚至人類—的生物時鐘機制,其實幾乎一樣。)
不過,後來亦有科學家批評,把生物時鐘視為一個直線式的簡單機制(校準-->振盪器-->輸出)似乎不妥,亦難以解釋「越找越多」、關係越見複雜的不同基因和分子,倒不如把它們視為一個互相影響的網絡,更易理解。
這大概也是對創造論者「不可化約性」的一大嘲諷。他們聲稱生物的「零件」不可化約,不可能靠演化而來。
對於科學家而言,生物倒不像人類的機器那麼脆弱,事事依靠單一零件。有很多基因本來就有不同的用途,就像道金斯著名比喻,演化只不過是個《盲眼鐘錶匠》(見 [書海潛遇(8)],十一月一日日記),把零件湊合來用。生物的「零件」不如人類製造的零件般「死硬」,很容易轉移到其他用途上。
生物時鐘就是靠這些不同來源的零件湊起來的。(因為研究指出,有一些時鐘分子受干擾,也不令時鐘輸出受影響,證明有其他分子和機制可相補充,路徑不止一條。)
(對「不可化約性」的進一步批駁見〈創造論的14個謬誤〉,厚書《演化﹕一個觀念的勝利》也有相關內容,見十一月一日及八月十日日記。)
雖然說科學界對生物時鐘已經有比較深入的認識,但實際上科學家心中還有很多疑團。正如書評〈萬物有時〉所指,本書的作者對很多方面的描述都相當保守、話留三分,與一般科普書籍的自信滿滿不同。讀完你不會覺得「我好叻」,只會覺得「班科學家講左咁多野,然後又乜都話唔知」。
最簡單的例子,就是書中提及的溫度代償(temperature compensation)機制。因為生物化學的反應速率,都受溫度影響。具體而言即是 Q10 法則﹕溫度每上升攝氏十度,代謝速率就會加倍。對於變溫動物—如昆蟲,牠們的分子時鐘怎可能不受溫度影響呢﹖即是說,細胞內一定有機制可以保償這影響,稱為「溫度代償」。
後續的研究,證明「溫度代償」確實存在,但分子時鐘如何達到溫度代償,作者並沒有說明,也許是因為科學界還未研究清楚。 
不過,我認為從作者的鋪陳中,讀者也許可以得到一點端倪﹕生物時鐘的機制,並不是依靠單一分子的反應和累積。再者,生物並非廿四小時接受外界刺激,而是在有限的時間範圍。
單一分子的反應會受溫度影響,但不同分子之間的互相影響,也許可以避免溫度影響。(舉例﹕A 和 B 互相結合會影響時鐘的校對,當溫度增加令產生或破壞 A 的反應加快,B的相關反應也會受到同等的影響,所以兩者之間的結合,並不因為溫度而變。) 
(有些教徒很習慣把所有未知都諉之於神蹟,其實這是智慧層面上的自我放棄。每當科學破解一個「未知」,教徒就一而再地感受到威脅,變得歇斯底里。其實科學沒有威脅宗教,只不過教徒把自己的信仰放錯位置罷了。)
以科學的角度來說,這種「審慎」態度是很正確的,過分自信也是坊間科普書籍的常見缺點,很容易令讀者產生過度推論的壞習慣(大概也是方某的缺點﹖)。有三分證據就說三分話,才是科學精神。
不過對於一般讀者以言,他們比較欣賞結果(科學知識),大概是對「科學方法」有相當了解的讀者,才會欣賞作者展現那種「吾將上下以求索」的態度,因為科學家的奉獻的感動。(有些研究,真的窮一生也未必能得知一二,就像十七年蟬……人生有多少個十七年﹖)

當然,對於一般讀者來說,最吸引的也許不是老鼠怎樣預知時間,而是這套生物時鐘和人類生活有何關係。
人類自從開始農耕,便開始脫離改變(狩獵採集的常態),而傾向以一套規律生活。到工業革命後,時間更取代太陽主宰我們的生活。為了遷就「效率」,被機械時鐘控制的作息節奏,其實跟我們體內的約日節奏並不完全配合。有很多生活上的不適因此而起。
大概是農業社會的習慣,社會一向提倡「早睡早起身體好」,要求所有人「日出而作,日入而息」。但其實一樣米養百樣人,有些人是「夜鬼型」,習慣晚睡晚起,但其實只要睡足,當夜鬼對身體並無壞處。但「夜鬼」卻很難適應社會的主流節奏,老是被人覺得「不精神」的樣子。 
更吃緊的例子,是青少年。因為要從兒童的作息型態轉為成人作息型態(單是睡覺的時數已經不同),青少年的睡眠會出現混亂,而且醒睡周期會延遲。這已經由研究證實,也解釋了為何上早課時總有青少年「未訓醒」的樣子(通常這些人都只會被批評「掛住玩唔訓」,但其實也有人是挑燈夜讀的,反正沒睡意就是)。有些人提倡根據這個研究結果,把學校的上課時間推遲,但大部分都不獲接納。
現代的生活,脫離「日出而作,日入而息」更遠。人工照明的出現令夜晚也變成「不休息」的時間。這其實會產生很多問題,因為人工照明的光度其實不夠天然光強,研究顯示對約日時鐘的校對沒有作用。人類在沒有足夠天然光作校對之下,生物時鐘會進入「自走」狀態。自走的約日時鐘,其實會比廿四小時略長一點。長此以往,睡覺時間就會越來越遲(因為睡意遲來),但又要按機械鐘早起,便形成現代社會很多上班族不斷累積「睡債」。(這正是方某面對的狀況)

雖然坊間有很多傳言,但本書作者卻告訴你,「睡債」是很難還的。
比方說,你欠了三四小時的睡債,不要以為明晚多睡三四小時就可以。因為體內的時鐘仍在運作,到了明天該醒的時候,身體還是要醒,勉強睡下去也沒有好效果。這幾小時的睡債,可能要分幾天,逐點逐點的還。不要以為在周末多睡幾小時就可以了。(我怎麼好像在教訓自己﹖)

另一方面,既然身體機能有節奏、疾病也有節奏(最明顯的當然是瘧疾哮喘,前者按瘧原蟲品種有不同的發冷發熱周期,哮喘則大多半夜發病),那麼對藥的反應也有節奏,是很明顯的推論。有不少研究也支持這點,認為在特定時間用特定的藥,效用更好、副作用更少。不過,由於研究困難、而且執行時間療法(chronotherapy)所費甚鉅(護士只管定時一次過派藥,哪有空去管幾點給誰吃哪種藥﹖),所以醫學界願意跟進的人非常少。

最後,附錄二有一個非常「實用」的章節,討論如果利用生物時鐘的原理來減輕時差問題。經常要坐飛機穿越不同時區的人,參考這章節應該會很有益處。


如果每本書都有一個教訓的話,我會這樣說﹕
人類雖然創造了人工的節奏,但人類的身體仍然維持著繼承演化以來的自然節奏。順應這種自然節奏,和人工節奏之間進行協調,才是令人類長遠健康之途。