昼夜交替是一种不可避免的地球物理现象，在整个进化过程中对生命产生了强烈影响，不同生命形式选择昼间或夜间生态位，与地球昼夜循环一同震荡演化出了昼夜节律。这种内源性节律是真核生物生命的基本成分，控制着睡眠-觉醒、体温波动、血压变化、激素分泌，从细胞水平影响着新陈代谢的各个方面^[1-3]。

既往以大鼠、小鼠为代表的标准化啮齿类动物虽用途广泛，为阐明许多基础研究问题提供了帮助，但是作为夜间动物，它们与人类相反的昼夜节律不容忽视，昼间啮齿类动物则提供了一种更加理想的动物模型，有助于推动生物医学向时间-空间四维领域迈进。

动物的时间生态位除了受到内部昼夜节律系统的驱动外，也受环境光的直接影响，这种作用被称为掩蔽。同时，光还通过一个被称为夹带的过程，使昼夜节律系统不断地调整，与外部世界保持一致。以往对昼间动物时间生态位的调控机制所知甚少，最近这方面取得了突破性进展。

1.1 演化过程

现代哺乳动物的生活模式仍以夜间活动为主，该模式最早诞生于中生代（Mesozoic Era）时期，是躲避白天活动的恐龙的捕食所做出的一系列适应性变化，包括支持寒冷条件下存活的体温调节系统和适于黑暗环境下的视觉系统^[5]。这种夜间模式大约在6500万到7500万年前的中生代末期进入瓶颈期，在鼩和鼹鼠中开始出现活动期延长至白天的动物。

白垩纪（Cretaceous period）末，大灭绝发生后诞生了最早的白天活动的哺乳动物^[6]。自此，昼间动物与夜间动物各自沿着进化路径逐渐变得多样化。毋庸置疑，昼间动物是从夜间活动的祖先进化而来，因而两者昼夜节律系统的组成相似。

1.2 调控机制

昼间动物的时间生态位由内源性的昼夜节律推动，受到光夹带和光掩蔽效应的加强或者削弱，二者相互影响，共同决定了昼间动物的基本活动模式。

昼间啮齿类动物的活动模式与人类高度一致，相较夜间啮齿类动物，其优势如表1所示。目前较公认的昼间啮齿类动物主要有：长爪沙鼠、智利八齿鼠、尼罗河草鼠和羚羊地松鼠。

2.1 长爪沙鼠（Meriones unguiculatus）

长爪沙鼠，又称蒙古沙鼠，属于哺乳纲、啮齿目、仓鼠科、沙鼠亚科、沙鼠属，主要分布于中国东北、内蒙古及前苏联布里亚特的荒漠草原^[18]。

长爪沙鼠在自然状态下有昼间和夜间两个种群，总体以昼间活动为主。

早期研究报道了长爪沙鼠的夜间活动，1975年Nelissen等^[19]通过接触传感器监测到蒙古沙鼠的活动呈黄昏型，有夜晚活动倾向。随后的研究显示，这种采取接触传感器发现的夜间活动模式非常不稳定，只有微弱的黄昏成分^[21]。1999年Refinetti采用无线电遥测技术对4只长爪沙鼠进行研究，发现其顶相，即每日活动节律的峰值时间介于夜间和昼间物种之间^[21]。直到2006年通过以跑轮活动的方式记录29只长爪沙鼠的活跃模式，发现24%的长爪沙鼠主要在夜间活动，而剩余76%则在白天活动^[22]，揭示出该物种的昼夜节律存在巨大的种内变异性。

长爪沙鼠作为一种“多功能”实验动物，是研究幽门螺旋杆菌、脑缺血和癫痫的标准模型，广泛应用于感染性疾病、肿瘤、神经系统疾病和代谢性疾病的研究^[18]。

比小鼠，长爪沙鼠的感觉特化和社会模式更接近人类。随着其完整基因序列的破译，长爪沙鼠成为探索体温调节、听觉处理、脑和生殖器发育、学习记忆行为等极具潜力的模型^[23-24]。

总之，长爪沙鼠是一种功能强大的昼间啮齿类动物，但仍有缺陷比如昼间活动稳健性低，种内异质性大，遗传信息呈高度多态性^[31]。

令人振奋的是，最近已有学者对长爪沙鼠进行了高效的靶向诱变，成功构建了基于CRISPR/Cas9系统的基因组编辑平台，相信该手段将成为长爪沙鼠进一步开发的有力工具^[32]。

2.2 智利八齿鼠（Octodon degus）

智利八齿鼠，也称“刷尾”或“喇叭尾”大鼠，属于哺乳纲、啮齿目、八齿鼠科，是南美洲特有物种，分布于智利北部和中部的灌木丛。智利八齿鼠也有昼间和夜间活动两个种群。

Labyak等^[33]通过无线电遥测技术发现了智利八齿鼠个体间夹带相角的巨大差异。比如，Kas等^[34]发现智利八齿鼠中的一些在未配备跑轮的笼中白天活动，但在有跑轮的笼中却变为夜间活动。Refinetti[^22]使用红外探测器观察了25只智利八齿鼠的活动模式，发现在配有跑轮的笼中11只智利八齿鼠白天活动，其余则夜间活动，有趣的是其中4只开始表现为夜间活动的智利八齿鼠，在随后几周却转变为昼间活动。这种活动模式的倒转很值得思考，最近有研究指出其机制可能与运动引起的体温调节约束有关^[35]。

智利八齿鼠是研究衰老的“自然”模型，寿命长达7~8年。随年龄增长，其牙齿、骨骼、黄斑、视网膜、神经等组织器官相继发生退化，并伴随糖消耗障碍和应激，因此是研究认知障碍、2型糖尿病、代谢综合征、肿瘤等衰老相关疾病的理想模型^[36-37]。其中，阿尔兹海默病（Alzheimer’s disease，AD）模型进展显著，智利八齿鼠作为一种天然的散发性AD模型，不仅弥补了以往转基因小鼠模型因寿命短，难以模拟此病晚期的局限性，还为探索AD合并症如氧化应激、帕金森病、视网膜病变等开辟了方向^[38-41]。

该动物主产于南美，目前国内引进较少。另外，智利八齿鼠在圈养环境下繁殖缓慢，发情周期长达21d，妊娠期和性成熟期均长达3个月^[49]。

尼罗河草鼠，又称“非洲草鼠”，属于哺乳纲、啮齿目、鼠科、垄鼠属，主要分布于尼罗河三角洲和北非草原。尼罗河草鼠是典型的昼间动物，白天活动强劲，持续时间长。研究发现，尼罗河草鼠的每日活动周期达13.5h，与人类的15.5h接近^[50]。

Refinetti^[22]将尼罗河草鼠安置于配有跑轮的笼中，分析其活动数据发现：在12h：12h的明暗循环中，尼罗河草鼠约87%的日常活动发生在光照阶段，每日活动的起始时间大约出现在灯亮前1h。过去尼罗河草鼠夜间活动的报道应属罕见个例，大量研究证明了尼罗河草鼠的昼间活动模式稳定可靠，使用跑轮可能会增加它们活动的黄昏成分，但其模式仍然以白天活动为主^[51-53]。

尼罗河草鼠是高碳水化合物饮食敏感的模型，广泛应用于2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus， T2DM）及其并发症（糖尿病视网膜病变、糖尿病心肌病等）和代谢综合征的研究。

野外捕获的尼罗河草鼠易携带寄生虫，为该模型的标准化增添了难度。虽然国外研究中已有详尽的T2DM的造模报道，最近也有学者确定了可供未来研究尼罗河草鼠肝脏基因表达的PCR内参基因^[61]，但该模型在我国罕有研究，故开发推广仍任重道远。

2.4 羚羊地松鼠（Ammospermophilus leucurus）

羚羊地松鼠，又称“白尾羚羊松鼠”，属于哺乳纲、啮齿目、松鼠科、羚松鼠属，无需冬眠，营地上生活，分布于北美洲的主要沙漠样带，覆盖纬度轴达21°，活动范围广泛^[50,62]。

羚羊地松鼠的昼间活动模式为所述四种昼间动物中最强最稳定。研究显示羚羊地松鼠的每日活动周期为10.5h，稳健指数为41%，昼间活动指数为0.97（即97%的运动发生在光照阶段）^[63]。

Refinetti等^[64]发现羚羊地松鼠平均在开灯1h后醒来，40min后开始在跑轮活动，10h后跑完约2km，熄灯1h后入睡，此结果与野外研究一致^[65]。特别值得注意的是，羚羊地松鼠奔跑方式呈现出极端多样性，且自由奔跑时间与人类完全匹配^[50]。

目前羚羊地松鼠尚未广泛应用于医学研究中。但考虑该物种寿命长，有稳定强烈的昼间活动模式以及营社会生活的特性，有学者指出羚羊地松鼠可能是研究人类活动模式对认知、情绪、冲动、艺术成就、心理健康等的潜力模型^[63]。但羚羊地松鼠一年有且只有1次短暂的发情期，在圈养条件繁殖极为困难，该因素阻碍了其标准化和商品化。

3 小结和展望

昼间啮齿类动物是一类独特的以白天活动为主的啮齿类动物，经长期演化，其主时钟发出信号通过神经投射和体液传导等方式抵达下游时钟并被逆转，与光刺激共同塑造出与人类相似的昼夜节律，现已成为时间生物学领域不可或缺的模型。

昼间啮齿类动物为时间-空间四维生物医学提供了有力工具，有望弥补以往使用大鼠、小鼠等夜间动物研究时存在的缺陷，包括多相、代谢节律与人体差异大、药物研发后在临床前试验失败率高等，因而极具价值。相信在未来，昼间啮齿类动物模型必会促进人类健康事业进一步发展。