作者:王莉萍 来源:科学时报 发布时间:2009-7-27 8:28:25
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我国首次在南极考察队员中开展生物钟基因检测与研究

通过检测南北极科考人员和航天员的生物钟基因,可以掌握处在极昼、极夜环境和太空环境中的人类的生物钟健康状况。同样,这种通过检测生物钟基因来掌控人类生物钟健康状况的办法,也可用于很多特殊的专业工作,为维护我国特殊领域从业人员的健康作出贡献。
 

2008年12月余万霰在南极考察
 
在我国第25次南极考察现场计划中,有一个健康检查项目非常醒目,即“中国赴南极考察队员生物钟基因及若干生物节律检测及研究意义”。这项由南昌大学医学院教授余万霰主持的国家自然科学基金项目,是我国首次在南极考察队员中开展生物钟基因检测与研究。
 
特殊环境让人类的生物节律“失同步”
 
进入21世纪后,科学家发现了生物钟基因,从而使解开人体生物节律调节之谜成为可能,也对人类行为机理获得了更深的认识。
 
“通过检测生物钟基因来掌握生物钟健康可用于很多特殊工作人群,其中最有价值的应用之一,是可以通过它来了解和调节宇航员的健康状况,因为地球自转一圈是24小时,而宇航员绕地球一周只要几十分钟时间,因此,生物钟基因检测与健康研究将会有助于我国航天事业发展。”余万霰对《科学时报》记者说。
 
“人类生物节律是经过数万年进化形成的遗传机制,生物节律功能降低不仅仅引起生理问题,还容易使人焦虑烦躁,从而产生心理问题。”余万霰说,“南极大陆没有自然繁衍的土著居民,人类进化的生物节律是否适应南极特殊周期环境是一个很大的科学之谜,也是若干年以后人类可否向南极大陆大规模迁徙而必须解答的科学问题。”
 
南极大陆一年中有两个月的极昼期(无黑夜)和两个月的极夜期(无白天),其环境周期与人类进化的生物节律完全“失同步”。
 
余万霰说:“在南极度夏,科考队员‘晚上’只能拉上厚厚的窗帘入睡。去野外考察,如果不看表,根本感觉不到时间的变化,连吃饭也没有早餐、中餐还是晚餐的感觉。而且,远离人类聚居区,安静得出奇的环境,远离祖国和亲人的孤独心理常常困扰考察队员,让人莫明其妙的狂躁。此外,南极寒冷,人体体温调节生物节律的能力下降。在中国南极考察队员中进行生物钟基因检测与研究,可初步认识到中华民族人种群生物遗传节律机制是否适应南极大陆。”
 
掌握我国人种群对南极环境的生物适应性基本参数
 
1993年,余万霰中标我国第一个国家自然科学基金有关时间生物学(生物钟)课题研究项目,此后一直未间断地开展时间生物学研究,共在国内外发表论文50余篇,出版国家自然科学基金成果专著一本,以排名第一的成绩获省部级科技进步二等奖和三等奖各一项。
 
余万霰这次带去的一项任务,是采用现代时间生物学研究技术,对南极居住房屋的照明度和温度按人体生物节律进行调节,使考察队员健康度过极昼期。同时将研究好的参数交给越冬队员,使他们健康度过极夜期。
 
该课题组选择了8名将在中山站越冬的队员,他们将在南极生活一年半时间,要经历两个极昼和一个极夜期,在他们临赴南极前进行了一次生物钟健康系统检测。科研人员按24小时周期采集血样,检测了人体最活跃的两个生物钟基因Clock与Bmall,同时进行60余个其他血液项目及血压、体温、基础代谢率等生物节律检测,采用国际先进时间生物学数据分析技术进行分析。检测结果显示,8名队员生物节律功能正常,并从中掌握这8名队员生物钟基因RNA在中国生活区域表达的昼夜24小时节律参数。目前,这些参数及其个体健康评估报告已传给南极中山站,该项目现场执行人——考察队随队医生陈绍平,将通过这些参数及健康评估报告对这8名队员在南极生活一年半的生物钟健康状态(心理和生理)进行科学的监控性预防保健,以保障他们在南极健康越冬。
 
研究发现,8位队员均有显著的昼夜生物节律,提示均具备适应南极极昼期和极夜期的生理机制,建议我国选择南极越冬队员体检工作,增加若干生物节律检测项目,以应对南极的极昼和极夜的特殊环境,从而研究更为科学的南极保健工作计划。此外,生物节律检测数据经过数年资料积累,可以从中掌握中华民族人种群对南极特殊环境的生物适应性的基本参数,对于中华民族的长远发展具有潜在的重大战略意义。
 
建立一套南极科考队员的健康与安全监控预防体系
 
2004年,余万霰向国家海洋局极地考察办公室提供了一份有关南极生物钟研究计划,通过这份计划,国家海洋局有意将南极医疗保健任务交给南昌大学医学院承担。为此,余万霰受南昌大学医学院委托,又设计完成《国家南极考察队新的医疗保健计划》。极地办对这份计划进行慎重研究,并派人前来考察,决定与南昌大学医学院签定协议,由南昌大学医学院承担近5年国家南极考察队的医疗保健任务,同时支持该院在南极开展生物医学研究。余万霰则负责整个医疗保健计划的实施工作。
 
2008年,国家海洋局决定派余万霰研究员参加中国第25次南极考察队,前往南极进行科学考察。余万霰成为江西首位派往南极进行科学考察的科学家。在这次考察中,他作为项目负责人承担以下4项考察任务。
 
为中国南极考察队员健康与安全建立监控性主动预防体系调研,该计划列为国家第25次南极考察计划;中国南极考察队员生物钟基因及若干生物节律检测与研究,该项目由国家自然科学基金资助,列为国家第25次南极考察计划;中国南极战略若干问题调研,为九三学社中央参政议政提供国家发展战略建议;南极生态保护理念与措施可否借鉴于鄱阳湖原生态保护,是江西省政府委托任务。
 
余万霰这次去南极长城站是完成一项重要任务,即为我国赴南极考察队员健康与安全建立一套监控性预防体系,具体包括:随同野外考察队员一起出行,甚至要去最危险的地方,现场观察研究可能存在的各种危险因素,并采用先进的软件进行技术分析,研究制定出最为安全的野外作业保护措施;对考察队员体检数据按人体生理特征输入当今国际最先进的疾病预防监控程序,保证队员在南极特殊的自然环境里健康工作与生活等等。
 
在南极探索鄱阳湖生态保护问题
 
由于国际条约的作用,人类对南极大陆的原生态保护理念、各国南极考察站的环保技术,以及南极考察队员的生活行为,可谓人类生态经济与生活的“最佳模板”,比如南极建造房屋不能破坏原地貌,不能捕杀动物,不留下垃圾,大小便进行无害化处理,绝不会成为人类传染病的传染源等等,人一到南极大陆就会感到重新回归大自然。
 
鄱阳湖区域是一块尚待开发的“原生态”湿地,江西省委省政府希望将鄱阳湖区域打造成在世界有一定影响的生态经济“模板”。余万霰在南极考察期间,对南极原生态保护理念以及各国考察站先进的环保技术进行考察,从中探索可借鉴的环保理念和技术用于鄱阳湖原生态保护。通过考察,余万霰认为,应在鄱阳湖设立世界首个“南极模板原生态保护区”。
 
“这是长久维系长江中下游生态安全的科学方法及策略。”余万霰说,“鄱阳湖是一个地壳运动形成的洼地,不具备人类居住与繁衍的基本自然条件,周边少数居民通过对湿地不断围堰形成的居住区,破坏了鄱阳湖季节性枯丰水系的原生态。因此,要永久性维护鄱阳湖湿地原生态,首要条件是该区域成为无繁衍居民的‘无人’区。采取严禁外来物种进入、严禁捕猎,维系湖中鱼类生物的野性等措施。为鄱阳湖建立南极模板的环境保护、监督与科学评价体系,并仿效南极考察站的运作与管理机制进行运作。如果鄱阳湖生态保护措施能出现南极原版原生态保护区,鄱阳湖定会成为世界名湖。”
 
《科学时报》 (2009-7-27 A4 科学基金)
 
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