28、蓝藻生物钟系统中的阻尼振荡

蓝藻生物钟系统中的阻尼振荡

1. 引言

如果被问到昼夜节律最基本的属性是什么，大多数生物钟学家可能会认为是自我维持振荡。温度补偿假定了自我维持振荡，因为该属性表明“在恒定条件下”振荡周期在不同环境温度下能保持恒定。当系统是自我维持振荡器且对刺激的相位响应足够高时，周期性环境线索的同步必然会发生。因此，自我维持性是昼夜节律其他属性的基础。此外，恒定条件下的自我维持性将昼夜节律系统与简单的光响应系统区分开来。无论生物体是有内源性生物钟还是仅仅是光反应系统，它们在明暗（LD）条件下都可能表现出节律。所以，生物钟学家倾向于认为，在连续光照（LL）或黑暗（DD）条件下观察到有一定振幅的几个峰值，对于判定所观察到的节律是“昼夜节律”至关重要。

蓝藻的自我维持振荡最早于1987年在固氮过程中被发现。随后，1993年的生物发光报告基因检测更清晰地证实了这一点，生物发光节律可以持续8天而无衰减。单细胞水平上也能观察到无衰减且时间精度高的节律。体外的KaiC磷酸化节律同样可以持续10天不衰减，Kai蛋白之间强大的同步力有助于蓝藻昼夜节律的自我维持。

不仅蓝藻，几乎所有其他昼夜节律都经过了可持续性测试。植物生物钟学先驱们对这一话题的讨论尤为显著。例如，不同科学家对含羞草叶片运动节律在DD和LL条件下的研究，以及对昼夜节律内源性本质的争论。早期，昼夜节律的自我维持性存在争议，部分原因是当时物理学中许多关于无形大气电和宇宙射线的发现的影响，使研究人员假设存在未被识别的时间线索。此外，采样时间点不足、数据精度低，以及内源性和外源性二分法在数学上带来的混淆和模糊，也是争议的原因。

下面通过一个表格来总结一下不同科学家的观点和研究：
|科学家|观点/研究|
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