郭方团队在《EMBO Journal》发文，揭示温度调节生物钟相位的新机制

你是否有过这样的经历：跨时区长途飞行后，身体仿佛被困在了出发地的时间里，白天昏昏欲睡，夜晚却辗转反侧？这就是我们常说的“倒时差”。其背后的原因，在于我们身体内部的生物钟无法与新的环境时间快速同步。现在，一项来自浙江大学的最新研究发现，环境温度，竟然是我们调节时差快慢的一个关键“调速器”。

简单来说，在凉爽的环境下，我们的生物钟或许能更快地适应新节奏。

这项由浙江大学脑科学与脑医学学院、双脑中心郭方教授团队完成的研究，以“Temperature-dependent modulation of light-induced circadian responses in Drosophila melanogaster”为题，于近日发表在国际期刊《EMBO Journal》上。该研究首次揭示了温度与光照这两种关键环境信号是如何协同作用，共同校准生物钟的：果蝇的中枢时钟神经元通过一种由温度调控的谷氨酸抑制机制，对光诱导的PDF神经肽释放进行精细调节，从而实现节律相位的动态调整。

那么，温度是如何做到这一切的呢？研究团队利用活体双光子钙成像等前沿技术，深入探索了其背后的神经环路机制。研究发现，在果蝇的昼夜节律神经网络中，一组被称为s-LNv的核心时钟神经元，在接受光脉冲刺激后会释放神经肽PDF。这种响应在夜间更为强烈，而在白天则会减弱。这一节律性反应不仅受到内在生物钟蛋白的调控，也与基线钙水平的昼夜波动有关。

结合温控系统，研究进一步显示，s-LNv神经元对光脉冲的响应受到温度的精细调节：高温（如29°C）会抑制s-LNv神经元的放电与PDF释放，从而延缓节律相位的迁移；而低温（如19°C）则会增强其放电活动，加速相位的重设。光遗传学偶联活体双光子钙成像技术揭示了其背后的神经环路基础：一组对温度敏感的DN1a神经元，通过释放谷氨酸能的抑制性信号作用于s-LNv，进而调节其对光刺激的响应强度。当DN1a的功能被沉默或其谷氨酸释放被阻断后，s-LNv神经元对光的反应便会显著增强，尤其在白天更为明显。

通过FlyBox系统记录果蝇的行为也证实了这一点：在低温下，果蝇能更快地适应新的光暗周期；而在高温下，其节律调整则会延迟。这一现象在CRY（一种传统光感受蛋白）突变体中同样成立，表明该机制是独立于传统光感受途径的。

简而言之，该研究揭示了一个精巧的“温度刹车”系统。大脑中，s-LNv核心时钟神经元负责在接收光信号后释放关键的PDF神经肽，以启动生物钟校准；而另一组对温度敏感的DN1a神经元，则通过释放谷氨酸，像“刹车”一样调节前者的活动。在温暖（29°C）环境下，这个“刹车”会踩得很紧，导致PDF释放减少，延缓校准进程；而在凉爽（19°C）环境下，“刹车”则会松开，让s-LNv对光线反应更活跃，从而加速生物钟的重设。这一“光+温度”的双重调控机制，正是生物在漫长进化中为精准适应复杂自然环境而形成的生存智慧。

该研究为理解生物体如何在自然环境中通过“光+温度”双重机制实现节律自适应提供了新的视角，也为解决昼夜节律紊乱相关的健康问题（如时差调节、夜班工作适应、睡眠障碍等）提供了重要的理论基础和潜在的干预策略。

浙江大学脑科学与脑医学学院博士后田月为论文的第一作者，郭方教授为本论文的通讯作者。研究工作受到国家自然科学基金面上项目、国家高层次青年人才计划项目和浙江大学科技创新团队2.0支持计划等资助。

郭方团队合照

郭方博士，系浙江大学医学院脑科学与脑医学学院、双脑中心长聘副教授，博士生导师，入选高层次人才计划青年项目。2018年回国以来，在昼夜节律和睡眠调控等领域做出了多项开创性工作，以通讯作者在Neuron（2018, 2022），Nature Communications（2024），EMBO J（2025），Current Biology（2025）, PLOS Biology（2024），等期刊发表多篇高影响力论文。目前课题组正在招聘博士后，欢迎神经领域的有志之士，email：gfang@zju.edu.cn 。

文章连接：

https://www.embopress.org/doi/full/10.1038/s44318-025-00499-w