这是一个春季周五的晚上7点，奥克兰的哈兰医院急诊室，这里是北加州最繁忙的创伤中心之一，正值高峰期。当一个被汽车撞伤的年轻自行车手患者到来时，鲜血正从他的太阳穴涌出。在一个像迷宫般的护理房间里，一个由近十二名医生和护士组成的团队出现了，围绕着患者忙碌。Amelia Breyre，一位一年级的住院医师，看起来比大学二年级的学生大不了多少，她立即接管了工作。当团队完成固定伤者时，Breyre必须开始做出瞬间的决定：X光？插管？输血？她迅速判断没有内出血或手术的必要，并在包扎了病人的头部后，下令进行颈部X光检查。今晚Breyre将做出半打类似的紧急决定。哈兰医院是一所教学医院，也许是全国最挑剔的急诊医学住院培训机构。要在这里，她必须非常优秀。然而，要成功，她必须保持敏锐。在这种混乱和身心俱疲的人们涌入哈兰医院的大门的情况下，这种专注度本身就需要紧急关注。Andrew Herring，一位监督Breyre和其他40名住院医师的急诊室医生，对团队感到担忧。急诊室医生是轮班工作者，他们的工作时间分布在令人眼花缭乱、不断变化的早、中、晚班中，每月总共20个不同的班次。这是为了在整个医生团队之间平均分配夜班的负担。但尽管有这些好意，Herring说，结果是他们每个人都筋疲力尽、睡眠不足。这对医生和病人来说都是危险的。这位哈佛大学训练的医生Herring说：“一个单独的夜班会对认知产生持续一周的影响。当你完成时，你就成了碎肉，炸得酥脆。第二天人们会告诉你他们已经休息好了，但事实并非如此——而且会发生错误。”
这种现象在急诊室并非独有。仅在美国，夜间劳动就给大约1500万轮班工人带来了风险。重大的工业事故，如1979年三哩岛核反应堆的熔毁事故，在拂晓前的不安时期发生得尤为频繁。事实证明，夜班名副其实。那些经常忍受夜班的人也更容易患上抑郁症、肥胖症、糖尿病和癌症。事实上，这种相关性如此之强，以至于世界卫生组织在2010年将晚间工作列为一种可能的致癌物。
生物学家们已经开始相信，负面影响的发生是因为在深夜劳作会扰乱我们的昼夜节律，这是神秘的内部计时机制，可以被光线和温度等外部线索调节。事实上，地球上每一种动植物——甚至某些细菌——都是随着这些细胞振荡而进化的。它们决定了数百种其他关键过程，在24小时的周期内开启和关闭能量。它们协调我们每天的峰值节律，比如认知、脂肪合成，甚至是头发的生长。
这些内部时钟，生物学家们才刚刚开始详细研究和理解，它们会根据我们吃的食物、我们的运动习惯、社交互动和光线模式不断同步。无论我们是否知道，我们一直在与它们作斗争。
2006年，弗吉尼亚大学的研究人员每周将实验室老鼠的笼子比正常时间提前六小时打开，持续八周，阻止它们重置时钟。就光线提示的变化而言，这就像它们每周从纽约飞到巴黎一样。结果是：年轻的啮齿动物生病并表现出精神不稳定的行为；53%的年老老鼠直接死亡。
Herring一边观察着Breyre和其他人 multitasking（多任务处理），身体和精神上都在 pushing themselves（推动自己），他说：“我真的很担心我们在自杀。”
今年春天，Herring读到了加州大学圣地亚哥分校研究人员的另一项小鼠研究。这些研究人员是UCSD昼夜生物钟中心的成员，该中心致力于我们内在生物钟的早期和常常被忽视的领域——时间生物学。他们的科学家研究将人类从调节我们身体的自然光周期和其他外部线索中脱钩的含义。与弗吉尼亚大学之前的研究不同，UCSD的小鼠研究在其发现中提供了好消息：一种利用暮光来帮助小鼠适应不规律的昼夜周期的方法。
Herring自愿让他的团队成为研究对象。“我觉得我们真的需要从不同的角度来看待这个问题，”他说。
Susan Golden，UCSD中心的负责人，不只是谈论时间生物学。她过着它。在家，她和她的丈夫James，一位微生物学教授，也在UCSD工作，他们戴着橙色太阳镜依偎在电视机前，以阻挡蓝光，因为我们的身体会把蓝光解读为白天的光。他们在浴室和卧室的灯上安装了调光器，这样他们整晚都可以将灯光调低。
Golden一天在我办公室里告诉我：“我们没有人是试图脱离技术过时的鲁德分子。但她补充说，“这种科技生活方式需要更聪明，因为我们是地球上进化而来的动物。”
和她35位同事中的大多数人一样，Golden在学校时并没有打算从事时间生物学领域的工作。在她1980年代读研究生的时候，这个领域几乎不存在。她的专业是，现在仍然是，研究以光为能源的细菌。但随着计算和分析方法的进步，现在可以一次处理数千个组织样本，并随时间追踪代谢过程的变化。增加这个第四维度让Golden意识到，仅仅看一个时间点的信息，她错过了多少。这让她决定，科学加上时间——也就是时间生物学——才是她职业发展的方向。
她说：“我们在过去五年里真正学到的是，昼夜节律研究不能被当作一个利基学科。它是生物学。你不考虑时间就无法充分研究神经生物学、新陈代谢、微生物组。所有这些细胞和器官中的所有过程都会随时间变化。如果你看着一个静态的快照而不考虑这一点，你就得不到正确的答案。或者至少不是完整的答案。”
到了1972年，当神经科学家首次发现大脑下丘脑中一个微小区域如何充当身体的主昼夜钟时，这个图景终于开始清晰起来。这个由20,000个神经元组成的小簇，被称为视交叉上核，它向全身发送信号，以在24小时周期内的正确时刻开启或关闭各种过程。该系统以日光为主要提示来保持轨道。
其他发现也随之而来。事实证明，几乎每个器官都有一个内部计时器。你的胰腺有一个机制，告诉它何时释放胰岛素，何时停止。你的肝脏知道何时停止加工糖原，开始代谢脂肪。甚至你的眼睛也有内置的计时器，告诉它们何时修复被紫外线损伤的视网膜细胞。换句话说，要理解身体及其功能，你还必须理解它的计时器。
在整个UCSD校园，昼夜生物钟中心——该中心没有自己的建筑——的成员正在研究这些计时功能。他们的发现包括：控制我们昼夜节律的基因与新陈代谢及其控制网络有关。干扰一个就会干扰另一个。例如，在晚上太晚进食，此时你的新陈代谢防御已经关闭，你变胖的机会就会膨胀。反过来，脂肪也会侵入你的肝脏，从而增加你患炎症和癌症的可能性。
我们的心理健康也面临风险。研究发现，70%患有导致他们无法在正常时间睡眠的疾病的人——可能是由于基因异常——患有严重抑郁症或焦虑症。事实上，近三分之二的双相情感障碍患者报告有异常的睡眠周期。
癌症治疗医生已经利用时间生物学的发现来更好地规划他们的治疗。例如，在一天晚些时候接受化疗可以增加患者避免恶心的几率，因为胃壁在那个时候更容易修复。
该中心的大部分研究加在一起，似乎是对我们现代生活方式的谴责。自电灯发明以来，我们一直在进行一项大规模的、不受控制的实验，以扰乱古老的节律。这不仅仅是由于轮班工作。我们以成千上万种微小的方式使用人造光来忽略大自然整天给予我们的微妙信号。Golden说：“室内的灯光对你太糟糕了。它让我们都生病了。”
随着人造光让我们更晚入睡或在夜间处于激动状态，它也加剧了美国最大的流行病之一——肥胖症，这种疾病困扰着全国超过三分之一（35.7%）的成年人。多亏了Golden的一位明星研究员，这种作用正逐渐受到关注。
Satchidananda Panda在全国顶尖的研究机构之一：索尔克生物研究所工作。尽管时间生物学的重要性日益增加，但许多科学家，包括其他生物学家，仍然认为它主要与时差和睡眠有关。没有人比Panda更抗拒这种次要地位。
十多年来，他一直在研究人类新陈代谢与我们内在时钟之间的联系。他和他的研究人员发现，通过限制肥胖小鼠进食高脂肪食物的小时数，他们能够为这些肥胖的受试者带来各种健康益处。即使与可以全天候进食的对照组小鼠吃相同数量和类型的食物，那些被Panda限制在八小时进食计划中的小鼠也减轻了体重，减少了储存的身体脂肪（尤其是在肝脏周围），并减少了体内炎症。在另一项研究中，UCSD的研究人员发现，当他们让患有癌症的肥胖小鼠进行限时饮食而不是无限制的暴饮暴食时，这些啮齿动物的肿瘤缩小了。
尽管有这些发现及其对肥胖流行的潜在影响，Panda在资金和认可方面却举步维艰。美国国立卫生研究院（NIH）拒绝了他提出的14项研究限时喂养的资助申请。资助是由匿名的同行评审决定的，Panda的许多主流同事对时间科学持怀疑态度。
Panda回忆道，他感到非常愤怒：“我的评审员说，‘人类不像老鼠那样吃东西；他们一天吃三顿饭，在12小时内吃完，所以这对人类没有意义。’这真的让我很生气。我审阅了150年的人类研究，大多数研究从未问过或记录过人们何时进食。他们问你吃了什么，但很少问你何时吃的。”
Panda对时间生物学的关注，以及他对它在我们生活中所扮演角色的信念，可以追溯到印度农村。他和他的妹妹可以根据晚上青蛙何时进入后院开始呱呱叫来判断时间。对于一个善于观察的孩子来说，显而易见的是，自然世界有着不可改变的节奏。他的兴趣引导他探索全新的研究途径：2002年，他帮助发现了眼睛后部的光感受器如何与大脑的主时钟进行交流。2005年，他发现视网膜中利用环境光线水平来确定身体何时应该睡眠或清醒的部分对蓝光最敏感。
Panda决定，他前进的唯一方法就是证明他的同行评审者关于饮食模式是错的。他以硅谷为榜样，通过一个应用程序进行了一个开放源代码的人体实验。他称之为Mycircadianclock，并招募了156人。他要求他们通过简单地拍摄照片并通过应用程序上传来记录他们吃了喝了什么，包括水和药物。
数据证明了他的观点。我们认为我们每天吃大约三顿饭。但我们常常忽略零食。事实上，Panda的参与者中有三分之一一天吃八次。而且他们更有可能全天候进食。那些早上6点喝咖啡吃百吉饼开始一天的人，晚上11点还会发布棕色饼干、阳光脆片、披萨和葡萄酒的照片。天越晚，他们吃油腻或酒精类食物的可能性就越大。Panda推测，大脑“认为它会熬夜，所以它希望我们为了准备熬夜而过度进食。”
Panda此后将他的应用程序向公众开放，志愿者人数已达数千人。此外，无论他走到哪里，他都会进行自己的非正式饮食时间和习惯调查。他询问遇到的每一位出租车司机、女服务员和药店店员他们什么时候醒来，什么时候吃了第一顿饭。他还问他们一天什么时候结束。“你会发现很多人打两份工，”Panda说。
在听说他的工作后，圣地亚哥消防救援部门联系了Panda，寻求帮助以应对该行业心脏病的高风险。消防员面临着与Herring的急诊室团队相同的挑战。他们的班次是24小时轮班，24小时休息，周而复始。不可预测的警报可能会严重扰乱昼夜节律。他们还会在各个时间进食错过的餐点，通常是来自感激的邻居提供的高热量食物。Panda希望进行一项研究，控制他们的进食时间，看看这是否会单独影响他们的心血管疾病发病率。
本文最初发表于《大众科学》2017 年 9 月/10 月的“时间和空间之谜”特刊。
