当我们审视整个宇宙的时候，会发现所有的事物都有自身的节律——地球和其他行星的自转，四季更迭，昼夜交替，树木枯荣，生老病死。人体也不例外。自18世纪，人们就已经知晓生物体内存在着某种生物钟，控制着该生物生活的节律。当时，法国天文学家让雅克·德奥尔特·德梅兰（Jean-Jacques d’Ortous de Mairan）正在研究一种植物，他发现当有光照的时候，植物的叶片会打开，而当光照消失时，叶片又会闭合。他把这种植物置于黑暗的橱柜里后，发现它的叶片还是会在固定的时间开合。很显然，叶片的开合并不依赖于光照，而是由这种植物内部的生物钟调控的。
长期以来，我们并不清楚这种生物钟的运作机制，也不清楚人体内是否也存在类似的生物钟。直到近几十年，这一研究领域才有了突破性的发现，而发表这一研究成果的科学家最终获得了诺贝尔奖。20世纪70年代，美国科学家西莫尔·本则尔（Seymour Benzer）和他的学生罗纳德·科诺普卡（Ronald Konopka）发现，果蝇体内的一个未知基因的突变完全扰乱了它们的生物钟。他们将这个基因命名为“period”（意为周期），该基因编码的蛋白也因此得名“PERIOD”。在20世纪80年代，美国有其他科学家继续研究该基因。他们成功地分离出了该基因，并发现PERIOD蛋白在晚上会聚集于细胞核内，在白天则会降解。令人讶异的是，PERIOD蛋白水平的波动是以24小时为周期的，和人体的睡眠觉醒周期完全吻合。但是这幅拼图还缺少关键的那几片。是什么在特定时间抑制了PERIOD蛋白在细胞核内的表达，使它无法持续地生成呢？
不久，另一位美国科学家迈克尔·杨（Michael Young）回答了这个问题。除了period基因，他还发现了与period基因的功能密不可分的另外两个生物钟基因，并将它们分别命名为“timeless”（意为永恒）和“doubletime”（意为加速）。这两个基因既能使PERIOD蛋白得以进入细胞核，又能抑制period基因的活性，从而使PERIOD蛋白在细胞核内不至于过量聚集。这个神奇的机制让细胞中的蛋白质有了以24小时为周期的节律。由迈克尔·杨、杰夫瑞·霍尔（Jefrey Hall）和迈克尔·罗斯巴希（Michael Rosbash）组成的研究团队，发现了生物钟运转的机制。通过生物钟，人体得以与自然节律相契合。这是一个伟大的科学发现，他们也因此获得了2017年诺贝尔生理学或医学奖。
自从发现自然界的所有事物都有其各自的节律后，人们对自身生物钟的了解也越来越透彻。人体的生物钟在很大程度上决定了我们的睡眠模式、激素活动、体温、血压，以及进食行为。科学家们发现，人体的中央生物钟位于下丘脑，因此下丘脑除了作为人体的主控塔台释放与接收激素，调控食欲、新陈代谢和体温外，还肩负着其他重要任务。你可以把下丘脑想象成挂在客厅墙上的款式经典的大挂钟，它按照固定的节律嘀嗒嘀嗒地走着，并为人体其他部位定下了节奏。就在不久之前，科学家们发现人体的各个器官都有其独有的生物钟。你可以把这种情形想象成床头柜上的闹钟和其他房间里的小挂钟，这些钟以一种奇妙的方式互相联结，并通过下丘脑中的中央生物钟实现同步（图8）。
图8 人体的生物钟是由下丘脑中的中央生物钟和各个器官中的小生物钟组成的