空間時間生物學(xué)的內(nèi)涵與應(yīng)用

空間時間生物學(xué)的內(nèi)涵與應(yīng)用

21世紀(jì)是一個發(fā)展迅速的空間科學(xué)、技術(shù)和應(yīng)用的時代。載人航空航天開發(fā)的模型已從20世紀(jì)的載人宇宙飛船機(jī)場（空運(yùn)宇宙飛船）空間站轉(zhuǎn)變?yōu)?1世紀(jì)的載人宇宙飛船月球基地載人火山勘探。人類將通過對空間這一新的領(lǐng)域的探索和開發(fā)而實(shí)現(xiàn)飛躍式發(fā)展。載人航天的縱深發(fā)展既著眼于空間資源的開發(fā)利用,又關(guān)注人類開拓天疆的長遠(yuǎn)規(guī)劃。而空間環(huán)境所提供的資源環(huán)境為揭示生命現(xiàn)象的未解之謎提供了獨(dú)特的舞臺,也極大地促進(jìn)和推動了生命科學(xué)的發(fā)展進(jìn)步,并不斷催生著新興學(xué)科的誕生———空間時間生物學(xué)就是其中的一個。1月月不同事件對人體構(gòu)造的影響宇宙空間環(huán)境,對人類健康和生存有著重要影響。眾所周知,太陽黑子爆發(fā)時產(chǎn)生的耀斑直接影響地球生物的生命活動。研究表明,某些疾病的流行周期與太陽的活動周期有關(guān),太陽黑子的活動周期是11年,1173-1979年的806年間,共發(fā)生56次世界級的流行性感冒,均與太陽活動周期最盛期一致;太陽黑子爆發(fā)時,人的反應(yīng)速度減慢3/4,錯誤動作也相應(yīng)增加。有研究報道,心臟病猝死率和某些慢性疾病的病情加劇,均與太陽活動增強(qiáng)有關(guān)。每當(dāng)太陽活動衰退年份,黃鼠、小家鼠和田鼠的繁殖力大增?！鹅`樞·歲露篇》說,“人與天地相參也,與日月相應(yīng)也,故月滿也海水西盛,人血?dú)夥e”,“月廓空,則海水東盛,人血?dú)馓摗?“月有陰晴圓缺,人有悲歡離合”等既是觸景生情的千古佳句,也是月望月塑周期與人類情緒變化相關(guān)的客觀反應(yīng)。西方學(xué)者則指出,每一種生物都要經(jīng)受月球?qū)Φ厍虻闹亓τ绊?使得人體具有生物學(xué)“漲潮”和“落潮”的周期性生理特征反應(yīng)。人類活動疆域不斷拓展,從近地軌道到深空探測,從月球建基到火星生存,在人類向更高、更遠(yuǎn)探索的征程中,空間環(huán)境與人類的相互作用已經(jīng)成為制約人類縱深發(fā)展的重要因素,也是人們認(rèn)識自己、認(rèn)識生命世界的博大舞臺。40多年的空間探索使人類對外層空間和生命現(xiàn)象有了更深刻、更本質(zhì)的認(rèn)識,正在從了解空間、認(rèn)識空間,走向適應(yīng)空間、利用空間的過程。雖然已知微重力環(huán)境是導(dǎo)致大量航天醫(yī)學(xué)問題發(fā)生的主要原因,然而不同星際軌道的重力環(huán)境、自轉(zhuǎn)公轉(zhuǎn)周期、星際間引力作用對人體節(jié)律及其連鎖反應(yīng)的影響不容忽視。宇宙中的一個重要現(xiàn)象,就是周期性。周期性振動,即節(jié)律性,它是以時間和空間的形式展現(xiàn)的。自然,有自然的節(jié)律;生物,有生物的節(jié)律。二者關(guān)系密切,相互影響。E.Bakken等說,“在過去的35年,科學(xué)家已證明機(jī)體在時間中呈現(xiàn)動態(tài)變化,并稱之為時間生物學(xué),這些變化的主要成分是節(jié)律性,讓其自由運(yùn)轉(zhuǎn)時,它們的周期接近于天文或社會周期,以至于它們能夠通過建立過程而‘同步’,某些節(jié)律不會被緊密‘鎖住’,而是緩慢遷移……”?？臻g科學(xué)的飛速發(fā)展,對人類認(rèn)識自然、認(rèn)識生命提出了更高的要求,同時也為深入探索自然環(huán)境與生命世界提供了全新的舞臺。因此,在研究生物的時態(tài)特點(diǎn)為主要內(nèi)容的時間生物學(xué)基礎(chǔ)上,以研究空間環(huán)境條件下生物節(jié)律現(xiàn)象規(guī)律的學(xué)科──空間時間生物學(xué)應(yīng)運(yùn)而生。2基本概念的起源2.1時間生物2.1.1生命節(jié)奏與生物節(jié)奏時間生物學(xué)是探討生物時間結(jié)構(gòu)機(jī)理與生命重要結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的科學(xué),即研究生命活動的周期規(guī)律(生物節(jié)律)及其產(chǎn)生機(jī)制與應(yīng)用的學(xué)科。每個人從其誕生直至生命終結(jié),體內(nèi)都存在著多種自然節(jié)律,如體力、智力、情緒、血壓、經(jīng)期等,人們將這些自然節(jié)律稱為生物節(jié)律或生命節(jié)奏等。生物節(jié)律是內(nèi)源性的,它是生物體在進(jìn)化過程中為抵御大自然環(huán)境,如射線、氣溫、光照等周期變化的影響而逐漸形成的機(jī)體內(nèi)在的節(jié)律,并表現(xiàn)出與大自然環(huán)境周期性變化相似。因此,生物節(jié)律的命名,常與自然環(huán)境周期結(jié)合在一起,例如近日節(jié)律(約24h)、近七日節(jié)律(約1d)、近月節(jié)律(約1mon)、近年節(jié)律(約1a)。2.1.2時間生物學(xué)的研究進(jìn)展近代時間生物學(xué)是近50年發(fā)展起來的新興學(xué)科,但早有關(guān)于生物節(jié)律、人類生理功能與天時的關(guān)系等的記載,無論是我國還是國外,都可以追溯到數(shù)千年前。在我國,距今約3000年的《大戴禮記·夏小正》中就記載了關(guān)于作物生長、動物遷徙和雞啼的時間節(jié)律的記錄。在國外,古希臘哲學(xué)家Aristotio(公元前384-322)曾在其著作中記載了動物活動的周期性。20世紀(jì)30年代以后,有關(guān)時間生物學(xué)的研究發(fā)展迅速。1937年,在瑞典成立國際生物節(jié)律學(xué)會;1950年,在國際生物節(jié)律學(xué)會的基礎(chǔ)上成立了國際時間生物學(xué)會,并在美國召開了國際時間生物學(xué)會,對時間生物學(xué)的研究和發(fā)展起到了極大的推動作用。在此以后,與生物學(xué)有關(guān)的學(xué)科,特別是在醫(yī)藥科學(xué)方面,紛紛建立了以時間生物學(xué)原理和方法為基礎(chǔ)的相應(yīng)分支學(xué)科。最近10余年,我國廣泛進(jìn)行了時間生物醫(yī)學(xué)研究。1988年10月,由四川省時間生物學(xué)會主辦了國際時間生物和時間醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議,并成立了中國時間生物和時間醫(yī)學(xué)學(xué)會,對促進(jìn)我國時間生物醫(yī)學(xué)研究和國際學(xué)術(shù)交流起到了推動作用。2.1.3生物韻律及生物機(jī)制時間生物學(xué)是在人體生物鐘學(xué)說的基礎(chǔ)上興起并建立起來的。生命需要節(jié)律,需要各種節(jié)律的相互協(xié)調(diào),更需要節(jié)律的守時,即生物節(jié)律的嚴(yán)格的“時空”調(diào)控。早在19世紀(jì)末,科學(xué)家就注意到了生物體具有“生命節(jié)律”現(xiàn)象。上世紀(jì)初,德國內(nèi)科醫(yī)生威爾赫姆·弗里斯和一位奧地利心理學(xué)家赫爾曼·斯瓦波達(dá),通過長期的臨床觀察揭開了其中的奧秘。原來,在病人的病癥、情感以及行為的起伏中,存在著一個以23天為周期的體力盛衰和以28天為周期的情緒波動。大約過了20年,奧地利因斯布魯大學(xué)的阿爾弗雷特·泰爾其爾教授,在研究了數(shù)百名高中和大學(xué)學(xué)生的考試成績后,發(fā)現(xiàn)人的智力是以33天為波動周期的。于是,科學(xué)家們將體力、情緒與智力盛衰起伏的周期性節(jié)奏,繪制出3條波浪形人體生物節(jié)律曲線圖,被形象地喻為一曲優(yōu)美的生命重奏。到了20世紀(jì)中葉,生物學(xué)家又根據(jù)生物體存在周期性循環(huán)節(jié)律活動的事實(shí),創(chuàng)造了“生物鐘”一詞,即調(diào)控生物節(jié)律運(yùn)轉(zhuǎn)的調(diào)控器,或記時器。目前,關(guān)于生物節(jié)律產(chǎn)生的機(jī)制,特別是近日節(jié)律產(chǎn)生機(jī)制已成為生命科學(xué)研究的一個熱點(diǎn)和前沿性問題。關(guān)于近日節(jié)律機(jī)制,認(rèn)為產(chǎn)生生物節(jié)律的中樞,主要是在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的視交叉上核它是由該處神經(jīng)元中一組與生物節(jié)律有關(guān)的基因,稱為近日鐘基因,在自身表達(dá)調(diào)控形成一個自激振蕩的環(huán)路而不斷地自激振蕩下去。這種自激振蕩過程完成一個周期大約為24h,形成了近日節(jié)律,然后通過傳出途徑將這種自激振蕩產(chǎn)生的近日節(jié)律傳導(dǎo)出去,形成機(jī)體的各種生物變量的近日節(jié)律。近年來,發(fā)現(xiàn)這種生物鐘基因不僅在中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生振蕩,而且在外周組織中同樣存在這樣的生物鐘基因自激振蕩產(chǎn)生近日節(jié)律。外周近日節(jié)律通常受中樞生物節(jié)律的調(diào)控,而與中樞同步。在近日鐘基因系統(tǒng)中不斷發(fā)現(xiàn)新的基因,而使這一近日鐘學(xué)說得到不斷完善。近幾年來,Science,Nature和Cell等世界著名雜志均報道了大量這方面的研究工作。Science曾在1999,2000和2002年多次將這一領(lǐng)域評為“最有可能取得重大突破的領(lǐng)域”,以及十大成果之一,已引起學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。關(guān)于生物節(jié)律及生物鐘的機(jī)制雖已有所發(fā)現(xiàn),但至今還沒有明確的解釋;影響生物節(jié)律的重要因素——光和時間除了影響褪黑激素分泌外,是否還有其他途徑參與機(jī)體的生物節(jié)律的調(diào)節(jié)尚不清楚。2.1.4飛行中睡眠問題的研究與實(shí)踐地球生物在長期的進(jìn)化過程中與地球、月球和太陽朝夕相伴,由此形成的與日、月、年、超年節(jié)律相關(guān)的生物節(jié)律,是地球、月球和太陽活動規(guī)律與節(jié)律在生物和人體生命活動中的反映。人體的生命活動是按時序進(jìn)行的,體內(nèi)的所有器官、組織系統(tǒng)都是按照其各自特有的節(jié)律周期運(yùn)轉(zhuǎn)的,這些節(jié)律表現(xiàn)正在不斷被揭示,并為人們應(yīng)用現(xiàn)代數(shù)學(xué)分析法進(jìn)行量化分析。隨著人類航天活動的快速發(fā)展,人類活動的空間疆域不斷拓展,而處于地球以外的空間環(huán)境,如近地軌道、月球和地外行星等,其日、月、年的時間周期與地球上迥然不同。這種空間與時間等因素相互作用,致使生命系統(tǒng)調(diào)整其固有的生物節(jié)律,以適應(yīng)空間環(huán)境和由此產(chǎn)生的新的時間節(jié)律,由此出現(xiàn)了空間環(huán)境條件下的種種引人關(guān)注的“異?！爆F(xiàn)象。空間飛行期間航天員們所面對的最困難的任務(wù)之一是獲得良好的夜間睡眠。睡眠時間明顯縮短是航天飛行中存在的普遍現(xiàn)象。在空間飛行中,沒有地球晝夜概念,飛船繞軌道一周相當(dāng)于地球約90min(即90min為1晝夜周期),在24h的周期中,經(jīng)歷16次日落、日出。當(dāng)然,睡眠問題不僅僅是時間周期問題,還有艙內(nèi)噪聲、相對密閉狹小、任務(wù)壓力等多種應(yīng)激的問題?？臻g飛行中推薦給航天員的休息時間是8h/day,無奈他們每天能夠享受的休息時間一般均比地球減少0.5~2.5h。盡管許多航天員認(rèn)為,6h的睡眠時間足以保障充分的休息,但實(shí)際上睡眠不足(與地球周期相比)導(dǎo)致興奮/易怒、健忘和疲勞是客觀存在的。超過半數(shù)的航天員在飛行的某些時間段需要睡眠療法。不斷積累的證據(jù)表明,無論是睡眠不足的累積效應(yīng)還是睡眠藥物對其工作能力和行為改變的影響都提醒航天醫(yī)生需要尋找新的對抗措施解決睡眠問題。近年來,大量在航天飛機(jī)、和平號空間站和正在運(yùn)行的國際空間站中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)證明,空間飛行中的睡眠問題與微重力和晝夜節(jié)律變化相關(guān),并進(jìn)行了大量有關(guān)睡眠的實(shí)驗(yàn)研究。主要通過睡眠監(jiān)測儀檢測睡眠過程中腦波、呼吸、眼動、體溫、肌緊張性、心臟活動、呼吸與血氧水平的關(guān)系,了解不同睡眠階段的睡眠模式。最明顯的發(fā)現(xiàn)是慢波睡眠減少,即深度睡眠減少了至少1/3。同時,隨著飛行的進(jìn)一步延長,航天員對于睡眠不足的感覺減少,更多地表現(xiàn)為敏捷性降低。睡眠還與免疫系統(tǒng)功能密切相關(guān),當(dāng)睡眠不足持續(xù)增加時,伴隨而來的是免疫功能的明顯降低。因此,近幾年國際空間站頻頻提出“NASAnap”的概念,以期幫助航天員得到更有效的休息。波士頓BrighamandWomen醫(yī)院睡眠專家CharlesCzeisler博士曾嘗試?yán)胢elatonin(褪黑素)做為睡眠調(diào)節(jié)劑,這是一種自身由松果體分泌的激素,可以促進(jìn)睡眠,但又不會影響工作效能,以改善航天員的睡眠和工作狀態(tài),取得了一定效果。值得關(guān)注的是,在STS-78飛行任務(wù)中,人們驚異地發(fā)現(xiàn)體溫節(jié)律或尿中的生物化學(xué)指標(biāo)節(jié)律并沒有明顯的改變(一般說來,其與生物節(jié)律具有明顯的相關(guān)性)。其實(shí)這與此次航天飛機(jī)飛行任務(wù)的設(shè)計有關(guān),該次任務(wù)的飛行發(fā)射時間特意選在白天,同時在17天的飛行中,工作的作息安排經(jīng)特別設(shè)計,注意到不影響原有的生物節(jié)律。這次飛行也是唯一的一次為研究節(jié)律變化而對飛行任務(wù)程序進(jìn)行的專門設(shè)計。不容置疑,在飛行任務(wù)中基于節(jié)律性考慮的任務(wù)程序的設(shè)計越少,出現(xiàn)紊亂的可能性就越大。因此,認(rèn)識空間環(huán)境對睡眠和生理節(jié)律的影響有助于降低疾病風(fēng)險,提高對抗措施的有效性,特別是發(fā)展長期飛行中的有效防護(hù)措施。2003年,NSBRI的Harvard醫(yī)學(xué)院啟動了由CharlesCzeisler博士負(fù)責(zé)的人的因素、睡眠和時間生物學(xué)戰(zhàn)略計劃(HumanPerformanceFactors,SleepandChronobiologyStrategicPlan),其目標(biāo)在于通過研究睡眠等生物節(jié)律的特征規(guī)律,獲得最優(yōu)化的工作設(shè)計和工作效率。針對未來的星際探索,美國Minnesota大學(xué)的F.Halberg,G.Cornelissen,O.Schwartzkopff,SanJose州立大學(xué)的D.Holley和NASAAmes研究中心的C.M.Winget,提出了Chronoastrobiology的概念。Chronoastrobiology一詞來源于時間chronome(timestructure)和地外生物學(xué)astrobiology,該學(xué)科涉及生命起源與系統(tǒng)的物理環(huán)境變化之間的相互關(guān)系。該學(xué)科的目標(biāo)是建立連續(xù)的生理學(xué)和物理環(huán)境變化的監(jiān)測、整合、比較分析體系,系統(tǒng)地監(jiān)測廣泛的物理環(huán)境的節(jié)律性變化與個體發(fā)生過程中具有明顯時間特征的器官系統(tǒng)的節(jié)律變化,比較地球適應(yīng)性的生理層次在外層空間中的變化特征;聚焦于太陽-地球物理時間對生命起源的影響,關(guān)注外源性節(jié)律與自身節(jié)律的關(guān)系,尋找混沌中的變化規(guī)律,在地球環(huán)境和空間環(huán)境中,通過相關(guān)伴隨出現(xiàn)的事件的吻合性或近似吻合性,揭示地球物理變化與生物學(xué)事件的相關(guān)性。例如年節(jié)律與某些疾病(如癲癇)發(fā)生的吻合度;地磁波動與心電圖、腦電圖間的相關(guān)性。一方面通過對地球之外的月球、火星和其他行星運(yùn)行特點(diǎn)的系統(tǒng)監(jiān)測,為人類未來探索提供支持;另一方面也期望通過發(fā)生的生物學(xué)事件預(yù)測可能出現(xiàn)的地球物理周期。2.2空間時間生物2.2.1生命節(jié)奏與環(huán)境空間時間生物學(xué)就是在時間生物學(xué)的基礎(chǔ)上,基于空間環(huán)境與時間結(jié)構(gòu)的交互作用,研究在不同空間環(huán)境中生命系統(tǒng)的周期規(guī)律、產(chǎn)生機(jī)制及其應(yīng)用的學(xué)科。2)研究內(nèi)容時間生物學(xué)的一個重要的理論問題是生物節(jié)律的本質(zhì),它涉及生物體內(nèi)在因素決定的內(nèi)源說、外界信息所導(dǎo)致的外源說和生物體與環(huán)境相互作用的綜合說等。而空間時間生物學(xué)的一個重要命題是空間因素(空間環(huán)境與航天飛行)對生物節(jié)律的影響。內(nèi)源說認(rèn)為,生命節(jié)律是由人體自身的內(nèi)在因素決定的。對夜間活動的倉鼠的試驗(yàn)表明,在外界條件變化的情況下,如在與地球自轉(zhuǎn)方向相反的條件下,仍然有相似的節(jié)律。人在恒溫和與外界隔絕的地下,也表現(xiàn)出近似于24h的節(jié)律,因此,人的生命節(jié)律是由人自身的因素造成的。傳統(tǒng)的看法認(rèn)為,生物鐘的確切位置在下丘腦前端、視交叉上核內(nèi),該核通過視網(wǎng)膜感受外界的光和暗,使之與體內(nèi)的時鐘保持同一節(jié)奏。也有人認(rèn)為,生物鐘現(xiàn)象與體內(nèi)的褪黑素有密切的關(guān)系,由于褪黑素是由松果腺所分泌,因此生物鐘也應(yīng)該位于松果體上。外源說認(rèn)為,某些復(fù)雜的宇宙信息是控制生命節(jié)律現(xiàn)象的動因。美國學(xué)者弗蘭克·布朗博士認(rèn)為,人類對廣泛的外界信息,如電場變化、地磁變化、重力場變化、宇宙射線,其他行星運(yùn)動周期、光的變化、月球引力等極為敏感,這些變化的周期性引起了人的生命節(jié)律的周期性。綜合地說,是人體與環(huán)境相互作用的理論?？臻g時間生物學(xué)通過探索人體與環(huán)境的相互作用,將大大豐富關(guān)于生物節(jié)律本質(zhì)的學(xué)術(shù)內(nèi)涵。2.2.2空間生物u2004研究內(nèi)容時間生物學(xué)的研究內(nèi)容主要涉及生物節(jié)律的特征與分類,生物節(jié)律有關(guān)的細(xì)胞學(xué),分子生物學(xué)機(jī)制,生物節(jié)律的研究方法,時間藥理學(xué),時間病理學(xué),時間毒理學(xué),時間免疫學(xué)等學(xué)科分支?？臻g時間生物學(xué)與傳統(tǒng)意義上的時間生物學(xué)的不同之處在于,“空間”這個新變量對生物體的節(jié)律行為有顯著的影響。因此,其研究思路和方法具有一些新的特征:將生物體、時間、空間等因素視為一個系統(tǒng),按照系統(tǒng)生物學(xué)的觀點(diǎn)和方法,對影響生物體功能和行為的時空因素及其作用機(jī)制、特征進(jìn)行識別,并試圖對不同時空環(huán)境下生物體功能和行為特征的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測,用于指導(dǎo)臨床醫(yī)學(xué)和航天實(shí)踐。空間時間生物學(xué)的研究內(nèi)容主要涉及:對航天活動中影響生物節(jié)律的因素,風(fēng)險因素的識別與分類,空間生物節(jié)律變化的機(jī)理(包括相關(guān)的細(xì)胞學(xué)、分子生物學(xué)、集成系統(tǒng)生物學(xué)研究),空間生物節(jié)律變化的對抗措施,相關(guān)生物節(jié)律干預(yù),調(diào)控技術(shù)在人類疾病治療領(lǐng)域的應(yīng)用等。具體可以分為以下4類。1)用系統(tǒng)生物學(xué)的觀點(diǎn)和方法研究空間因素對生物節(jié)律的影響。例如,研究人類處于近地軌道、月球和地外行星等處時,由于環(huán)境因素引起的生命系統(tǒng)內(nèi)部生物節(jié)律的變化,以及其他功能與行為的變化特征。2)空間因素的時間生物學(xué)效應(yīng)及其機(jī)理。包括:監(jiān)測空間生物節(jié)律的變化,研究空間飛行因素(如微重力、光強(qiáng)改變、隔離等)對睡眠等節(jié)律的影響;研究航天中睡眠缺失或不足等生物節(jié)律變化對神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫功能、行為等方面的影響。3)空間中生物節(jié)律的調(diào)控與對抗技術(shù)研究。探索調(diào)控、防護(hù)空間中人體睡眠等生物節(jié)律的技術(shù)措施,例如行為、藥物、環(huán)境光照改變等措施,以維持正常的生理功能和能力。4)空間時間生物學(xué)在生理預(yù)測與航天計劃設(shè)計中的應(yīng)用?；谏锕?jié)律的人體生理功能和能力的預(yù)測,即根據(jù)環(huán)境因素與人體生物節(jié)律預(yù)測航天員功能與能力,預(yù)測對抗措施對能力、代謝功能、身體健康的影響,并據(jù)此對航天活動計劃進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。因此,空間時間生物學(xué)是生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、天文學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉的產(chǎn)物。2.2.3血清學(xué)檢查是一個復(fù)雜的、反復(fù)多次空間時間生物學(xué)研究既遵循時間生物學(xué)的一般研究技術(shù),又具有明顯的特征性。1)時間生物學(xué)研究的是單位時間內(nèi)某些生物現(xiàn)象的變化節(jié)律,這一屬性要求其研究方法具有一定的連續(xù)性。例如,在心血管系統(tǒng)的時間生物學(xué)研究中,一般以24h為一基本單位,目前臨床上廣泛應(yīng)用的動態(tài)心電圖監(jiān)測技術(shù)與動態(tài)血壓監(jiān)測技術(shù)均屬較理想的研究手段,可連續(xù)監(jiān)測24h甚至更長時間內(nèi)心率、血壓、心律失常、心肌缺血等生理病理現(xiàn)象頻度與時間的函數(shù)關(guān)系。心率變異分析技術(shù)(含能譜及頻譜分析)則是在動態(tài)心電圖基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種更具針對性的研究手段,對預(yù)測惡性心律失常的發(fā)生具有較重要意義。血清學(xué)檢查也是時間生物學(xué)的一種重要的研究方法,例如連續(xù)監(jiān)測24h內(nèi)血清兒茶酚胺濃度對于觀察ANS功能具有重要意義,但由于受試者很難接受在一晝夜內(nèi)反復(fù)多次采血,故目前該方法主要應(yīng)用于動物實(shí)驗(yàn)中。對于某些生化指標(biāo),尿液檢查不失為一種較為理想的方法。例如采用留置導(dǎo)尿管方法(以避免因主動排尿影響患者的睡眠節(jié)律),每小時采集一次尿液標(biāo)本,檢測兒茶酚胺代謝產(chǎn)物,對于研究交感神經(jīng)功能的變化具有可靠價值。其他一些物理檢查,如反復(fù)多次進(jìn)行心臟超聲檢查監(jiān)測心功能變化節(jié)律。2)現(xiàn)代數(shù)學(xué)動力學(xué)的動態(tài)和復(fù)雜體系的分析方法,如非線性動力學(xué)、余弦曲線法等動態(tài)描述隨時間進(jìn)程變化的生物節(jié)律特征。3)生理組學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)、相互作用組學(xué)和表型組學(xué)等現(xiàn)代系統(tǒng)生物學(xué)技術(shù),為揭示生命現(xiàn)象變化進(jìn)程的本質(zhì)提供了有效武器。生理組學(xué)研究動物各臟器的相互作用和協(xié)同;基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)分別在DNA、mRNA、蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物水平檢測和鑒別各種分子并研究其功能;相互作用組學(xué)則系統(tǒng)研究各種分子間的相互作用,發(fā)現(xiàn)和鑒別分子機(jī)器、途徑和網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建類似集成電路的生物學(xué)模塊,并在研究模塊的相互作用基礎(chǔ)上繪制生物體的相互作用圖譜;表型組學(xué)是生物體基因型和表型的橋梁,目前還僅在細(xì)胞水平開展表型組學(xué)研究。載人航天技術(shù)的蓬勃發(fā)展為研究不同航天環(huán)境中生命節(jié)律的變化適應(yīng)特征提供了獨(dú)特的空間環(huán)境平臺。2.2.4生物節(jié)奏變化研究有助于提升發(fā)射效率空間因素對生物節(jié)律的影響研究,將大大豐富系統(tǒng)生物學(xué)中關(guān)于時間、空間維度對生命系統(tǒng)的作用等理論認(rèn)識。例如,研究人類處于近地軌道、月球和地外行星等處時,由于環(huán)境因素引起的生命系統(tǒng)內(nèi)部生物節(jié)律的變化,以及其他功能與行為的變化特征,將有利于了解地球生命的起源及生命進(jìn)化中空間因素的作用,對于地球生命的探索亦具有理論指導(dǎo)作用?？臻g時間生物學(xué)在指導(dǎo)航天實(shí)踐應(yīng)用方面主要體現(xiàn)如下。1)指導(dǎo)任務(wù)周期的設(shè)計和選