為什么中學(xué)生早起對成績不好？16 歲少年 3 分鐘的解釋獲得 40 萬美金大獎

大家都知道諾貝爾獎，但近年來有一個火熱程度不亞于諾獎的科學(xué)獎出現(xiàn)了——科學(xué)突破獎（the Breakthrough Prize）。

科學(xué)突破獎被譽(yù)為 “科學(xué)界的奧斯卡”，是 2012 年起頒發(fā)的科學(xué)獎項(xiàng)，獎勵在生命科學(xué)、數(shù)學(xué)和基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域有杰出貢獻(xiàn)的人士。

科學(xué)突破獎的創(chuàng)始人為谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋 · 布林（Sergey Brin）、基因技術(shù)公司 23andMe 的聯(lián)合創(chuàng)始人安妮 · 沃西基（Anne Wojcicki）、臉書創(chuàng)始人馬克 · 扎克伯格（Mark Zuckerberg）和妻子普莉希拉 · 陳（Priscilla Chan）、物理學(xué)家和企業(yè)家尤里 · 鮑里索維奇 · 米爾納（Yuri Milner）和妻子茱莉亞 · 米爾納、馬云和張瑛夫婦。后來，馬化騰也成為突破獎的捐贈人之一。科學(xué)突破獎的獲獎?wù)呙咳丝梢垣@得三百萬元美金的獎勵，數(shù)額約為諾獎的 3 倍。

扎克伯格（左）和米爾納（右）在科學(xué)突破獎大會上

2017 年， 畢業(yè)于北京大學(xué)的數(shù)學(xué)家惲之瑋和張偉獲得科學(xué)突破獎 - 數(shù)學(xué)新視野獎，成為華人之光。

惲之瑋（左）和張偉（右）在科學(xué)突破獎頒獎典禮上

其實(shí)，科學(xué)突破獎除了設(shè)立了獎勵科學(xué)家的大獎以外，另外設(shè)立了面向中學(xué)生的 Breakthrough Junior Prize（青少年突破獎）。

今年的 Breakthrough Junior Prize 是第四屆，競賽內(nèi)容是生命科學(xué)、物理或數(shù)學(xué)相關(guān)的 3 分鐘原創(chuàng)短視頻，視頻的制作者必須是 13-18 歲的學(xué)生。

評委包括可汗學(xué)院創(chuàng)始人 Salman Khan，美國航空航天局（NASA）退役宇航員 Scott Kelly，科學(xué)突破獎獲獎?wù)摺⑽锢韺W(xué)家 Nima Arkani-Hamed 等。

今年的獲獎?wù)邉倓偣迹莵碜杂《鹊?16 歲中學(xué)生 Samay Godika。他獲得了組委會贈與的 40 萬美金的教育獎金。

Samay Godika

Samay 制作的關(guān)于晝夜節(jié)律和健康的短視頻在 12000 名參賽者中脫穎而出。Samay 表示，他的家人罹患了帕金森和其他神經(jīng)疾病，因此他對醫(yī)學(xué)特別感興趣。

Samay 的 3 分鐘解說為什么能讓晦澀高深的科學(xué)前沿打動這么多人？一起來看看吧！

人類的一項(xiàng)突破性大發(fā)現(xiàn)（2017 年諾貝爾生理學(xué)和醫(yī)學(xué)獎獲得者頒給研究晝夜節(jié)律分子運(yùn)作機(jī)制的三位科學(xué)家）有著深遠(yuǎn)的影響，它不僅可以促進(jìn)學(xué)業(yè)成績，還可以對抗癌癥。

這個大發(fā)現(xiàn)隱藏在這些現(xiàn)象之下：

• 心臟病更有可能在早上發(fā)生。
• 奧林匹克運(yùn)動會的記錄更有可能在下午被打破。
• 連我的哮喘病情也是在黎明最嚴(yán)重。

我們是不是時間的傀儡呢？

歡迎來到晝夜節(jié)律，我們的生物鐘的世界。

晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)著我們的清醒程度、肌肉力量的大小、細(xì)胞的修復(fù)速率，以及任何生理活動在一天中的巔峰和低谷。

我們的睡眠類型（chronotype）決定了我們的是夜貓子，還是早鳥。

一些人的生物鐘決定了他們適合早睡早起，而一些人則適合晚睡晚起。

大多數(shù)青少年都是夜貓子，但是學(xué)校的上學(xué)時間卻很早。一些研究發(fā)現(xiàn)，晚上學(xué) 1 小時可以顯著提升學(xué)生的成績。

那么決定晝夜節(jié)律是誰呢？

決定晝夜節(jié)律的是大腦中的下丘腦視交叉上核（superchiasmatic nucleus，SCN），它們對光線很敏感。

我們的內(nèi)臟也有各自的節(jié)律，它們就像一支交響樂團(tuán)，SCN 則像是它們的總指揮。

當(dāng)它們的節(jié)律一致時，人體就處于和諧之中。但是當(dāng)它們失去同步性，我們的身體就會感覺不適。

比如，在晚上多吃了一頓宵夜，或是白天多吃了一包零食，肝臟就會紊亂。

又如，太多的屏幕燈光，或是日照太少，SCN 就亂了，晝夜節(jié)律也跟著亂作一團(tuán)。

搭乘飛機(jī)產(chǎn)生的時差也會嚴(yán)重?cái)_亂晝夜節(jié)律。

長時間處于晝夜節(jié)律失調(diào)的狀態(tài)會給身體造成災(zāi)難性的后果，如肥胖癥、糖尿病、癡呆癥。

來看一下細(xì)胞是怎么知道晝夜節(jié)律的。

晝夜節(jié)律和 PER 以及 CRY 基因有關(guān)，它們可以分別指導(dǎo)蛋白質(zhì) PER 和 CRY 的合成。

BMAL1 和 CLOCK 這兩種蛋白質(zhì)可以激活這兩個基因。基因被激活后，信使 RNA 拿著基因給的蛋白質(zhì)合成配方表，從細(xì)胞核來到核糖體（細(xì)胞中合成蛋白質(zhì)的地方）里。

核糖體可以生產(chǎn) PER 和 CRY 這兩種蛋白質(zhì)。

這倆蛋白質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞核，就可以阻止 BMAL 和 CLOCK 蛋白質(zhì)激活 PER 和 CRY 基因。

不知道你有沒有看懂這里復(fù)雜的關(guān)系。

換句話說，PER 以及 CRY 基因被激活后，制造了讓自己被關(guān)掉的蛋白質(zhì)。這就像你被鬧鐘叫醒以后，捂住耳朵聽不到鬧鈴聲，又睡過去了。
 

但是 PER 以及 CRY 基因徹底關(guān)掉之后，就沒人來制造讓它們保持休眠狀態(tài)的蛋白質(zhì)了。所以過一段時間之后，它們又會被激活。這就像你徹底睡著后，肌肉松弛，就捂不住耳朵，于是你又會被鬧鈴叫醒了。

多么完美的負(fù)反饋循環(huán)！它們就是 24 小時晝夜節(jié)律的分子基礎(chǔ)。

正是晝夜節(jié)律決定了我外婆的關(guān)節(jié)炎在晚上最嚴(yán)重。

連癌細(xì)胞也有晝夜節(jié)律。所以化療要在正確的時間進(jìn)行，才能事半功倍。

我們要知道，每一種藥都應(yīng)該配合正確的時間服用。

謝謝大家的觀看，我的名字叫 Samay。在梵語里這是時間的意思。

本文轉(zhuǎn)載自公眾號：把科學(xué)帶回家