近日,神经科学领域顶级期刊《自然-神经科学》(Nature Neuroscience)在线发表湖北大学生命科学学院刘志华教授团队与美国哈佛医学院合作的突破性研究成果。这是学校首篇发表于该期刊的论文,标志着在脑科学研究领域实现重要突破。

夏季高温环境下,人们常会比常温时更早觉醒,这一现象背后,实则是人体生物钟的精准调控作用。生物钟是生物体内调控睡眠、饮食等生理行为的隐形时钟,通常以24小时为周期稳定运行,保障生命活动有序开展。长久以来,科学家都认为生物钟如同精准的计时器,不受温度变化影响而保持固定节律,但刘志华教授团队的研究,却颠覆了这一传统认知——面对高温,生物钟会主动走快,这不是功能异常,而是生物进化出的生存智慧。

团队研究发现,当环境温度超过26℃且持续一天左右时,果蝇神经系统中会启动专门的温控机制:一种名为Lim1的蛋白质会增多,如同打开生物钟的调速开关,让原本稳定的节律开始加速;同时,神经系统中负责感知温度的传感器(TRPA1)会及时捕捉高温信号,与调速开关协同作用,最终使果蝇的生物钟每天加快约半小时。
生物钟提速的实际作用,是让果蝇在清晨更早醒来。这在自然界中是关键的生存策略——清晨温度适宜,果蝇能提前完成觅食、交配等重要活动,避开正午极端高温,从而提升生存几率。更巧妙的是,这种提速不会导致生物钟失控,每天清晨的阳光会像校准器一样,将稍快的节律拉回正轨,既实现了对高温的适应,又不破坏整体节律稳定。
这项研究的突破之处,在于首次发现了生物钟主动适应高温的机制,打破了生物钟只能固定运行的传统认知。它表明,生物的节律调节并非一成不变,而是能根据环境灵活调整的过程。这一发现不仅为理解动物应对气候变化的生存策略提供了新视角,也为人类睡眠节律紊乱等问题的研究提供了重要参考。
该成果的取得,是生物学一流学科建设形成的创新能力的体现。作为学校优势学科的核心载体,生命科学学院依托生物学一流学科优势,聚焦脑科学等前沿方向,为团队提供了坚实研究基础,助力原创性成果产出。
本研究由湖北大学生命科学学院刘志华教授担任第一作者,哈佛医学院Dragana Rogulja教授为通讯作者。湖北大学硕士研究生谢大鹏与周昊在实验执行及数据处理中发挥了关键作用。该研究得到了国家自然科学基金等项目的资助。
原文链接:https://doi.org/10.1038/s41593-025-02139-2
(审稿:黄裕钊 覃红英 终审:宋韧)