生物鐘又稱生理鍾。它是生物體內的一種無形的“時鐘”，實際上是生物體生命活動的內在節律性，它是由生物體內的時間結構序所決定。

生物鐘又稱生理鍾。它是生物體內的一種無形的“時鐘”，實際上是生物體生命活動的內在節律性，它是由生物體內的時間結構序所決定。透過研究生物鐘，如今已產生了時辰生物學、時辰藥理學和時辰治療學等新學科。可見，研究生物鐘，在醫學上有著重要的意義，並對生物學的基礎理論研究起著促進作用。

生物鐘的本質是神經調節與體液調節共同作用的結果，神經條件主要表現為條件反射，體液調節表現為內分泌系統的晝夜節律。

2017年的諾貝爾生理學獎，獎給了研究生物鐘的科學家，因為他們發現了控制生物鐘的基因。

圖示：這三名科學家在上世紀八十年代發現了果蠅中第一個影響生物鐘的基因Per。

首先我們要把生物節律和生物鐘分開，比如晝夜體溫波動，尤其是清醒和睡眠時體溫的波動，這是常見的生物節律。

圖示：體溫的晝夜節律。介於36.5~37.5攝氏度之間發生週期性的波動

但是生物節律僅僅是生物鐘的外在體現，生物鐘是生物自身內在的一套定時機理。

早期神經科學家發現，哺乳動物大腦內有一個特定部位的神經電活動具有明顯的晝夜週期，這個部位位於視交叉上核區（SCN)，如果毀損SCN，那麼動物將喪失晝夜節律。而鳥類與哺乳動物不同，它們的大腦中是由松果體來控制晝夜節律！松果體在哺乳動物中已經退化，但在鳥類中依然很重要。

圖示：SCN被認為是哺乳動物的主鍾，它可以接受太陽的調節。

很遺憾，答案不是，否則生物學家早就破譯生物鐘的奧秘了，太陽對生物鐘有影響，很重要的影響，但不是生物鐘的原因。

因為，即便把人關在洞穴中，由他們自己控制開燈關燈，自己決定什麼時候睡，什麼時候醒，什麼時候自己做飯吃（這是為了避免外部人員定時送吃的，會讓他們得到一個外部時鐘的指導，不定時送吃的，又會干擾志願者的生物鐘）。很快他們的活動就表現出明顯的週期性。只不過這些志願生活在洞穴中的志願者，大多會偏離24小時的週期，而是按照23~25小時的週期生活，總之在幾天的適應期後，志願者們的生活大多都會變得非常規律，

這種非常穩定的週期性生活方式，只能是因為我們具有一個真正的，能夠自己計時的內部時鐘——生物鐘來決定的。至於太陽的作用，是用來將我們並非天生24小時的生物鐘，校準到24小時而已。這也就是為什麼大腦將生物鐘放到SCN這個可以接受光刺激的神經核團中的原因。

研究發現不同動物的SCN具有內在的週期差異，總的來說介於22~25小時之間。更有趣的是，如果毀損動物的SCN，再給它替換上另一個體的SCN，那麼它也將獲得該個體的內在時鐘，比如從22小時變成25小時。到此，從神經生物學的角度，我們可以認為SCN的確就是我們要尋找的生物鐘所在之處，剩下的任務是理解視交叉上核區究竟是如何做到週期性變化的。

2007年，科學家找到了8753對成年雙胞胎志願者，研究他們的生物鐘，結果發現，人的晝夜節律具有很強的遺傳性。而在其他動物中也同樣如此，這就給了遺傳學家機會，可以在不知道生物鐘如何起作用的情況下，直搗黃龍，揪出控制生物鐘相關的基因，實際上這方面的工作在上世紀就已經有許多遺傳學家投入其中，他們豪賭一場，嘗試利用基因突變來尋找控制生物鐘的基因，結果還真被他們找到了。

在漫長的研究生物鐘的過程中，科學家慢慢發現，果蠅的生物鐘和哺乳動物的生物鐘的內在機制居然是一樣的，這給破解生物鐘的遺傳機制，帶來了極大的方便，因為果蠅是生物學家尤其是遺傳學家的最重要最常見的研究動物，透過遺傳學方面的研究，科學家已經大致搞明白了生物鐘相關的基因。

遺傳學家用果蠅和小鼠作為材料，對它們進行基因誘變，然後觀察出現生物鐘節律變化的突變動物，再分析它們和其它節律正常的個體之間的基因差異，最終找到了一些重要基因，如Clock基因、per基因、Cry基因等等。這些基因的表達具有明顯的晝夜節律，同時它們的不同突變體，會讓個體的生物鐘延長或縮短，甚至徹底消失！

當然找到了基因，只是提供了理解生物鐘原理的核心，但要徹底搞明白生物鐘的原理，還得破譯蛋白質功能之後才算得上完整，目前我們還沒有完全破譯生物鐘蛋白是如何精確控制生物鐘的詳細機制。但研究生物鐘的科學家已經知道，大腦特定部位上述生物鐘基因蛋白質的合成和降解週期，最終就表現為生物鐘。

我們的身體在一個內建的24小時時鐘上執行，該時鐘嵌在大腦中稱為視交叉上核（SCN）的一部分。它的20,000個神經細胞位於大腦中部，位於眼後上方，位於稱為下丘腦的結構的頂部。這些是人體的主要計時器，設定睡眠，醒來，進食和釋放激素的節奏。

即使在試管中，來自SCN的細胞也能保持時間。它們被稱為轉錄因子的分子塞滿，它們在24小時週期內改變其他分子的產生水平。主調節器稱為BMAL和CLOCK。這兩個分子共同激活了稱為週期和隱色的分子的產生。隨著週期和隱色級別的提高，它們會反饋到BMAL和CLOCK，從而再次關閉生產。這會導致這些分子的數量在週期中上升和下降，從而構成精確計時的基礎。

像任何時鐘一樣，SCN可以快速執行，也可以緩慢執行，因此每天白天都可以重置或記錄時間。這是透過眼後的感光細胞（稱為內在感光性視網膜神經節細胞）完成的。它們在檢測到光線時不會產生影象：相反，它們透過稱為視網膜下丘腦束的神經組織束將訊號傳送到SCN，同步主時鐘，進而向身體其他部位傳送時間資訊。