我，褪黑素，估计很多人听说我是因为我对人类的助眠功效。但我可不仅仅存在于人类体内——从深海藻类到参天大树，从嗡嗡作响的蜜蜂到破浪巡游的鲸群，我的身影遍布所有生命体，我是穿梭万物的“生命调节器”。

2025年，恰逢植物褪黑素被发现30周年。中国科学院西双版纳热带植物园研究员陈奇团队系统梳理了我（褪黑素）在植物体内的合成、信号和功能。现在，就让我带你全面认识真正的我吧！

褪黑素的诞生与发现：细菌→动物→植物

我的故事始于35亿年前的原始海洋。那时地球还没有臭氧层，紫外线像利剑一样刺穿海水，原始细菌为了活下去，演化出了我这个“抗氧化卫士”——我的分子结构能精准捕捉并中和自由基，保护DNA不被破坏（参考文献[1][2]）。后来，生命从单细胞变成多细胞，我也解锁了新技能。

1915年，科学家McCord和Allen在牛的松果体（位于大脑中部神经内分泌器官）里发现了我，他们注意到我能让蝌蚪的皮肤变浅，这是人类第一次“认识”我（参考文献[3]）。1958年，Lerner团队正式给我取名为melatonin（MT），名称来源于希腊语的 “melano”（意为 “黑色或黑暗”）以及 “serotonin（血清素）”—— 因其与血清素具有结构上的相似性。中文名为“褪黑素”，意思是“让黑色变浅的物质”。

那么，这是不是意味着我具有美白的功效呢？先别急，因为科学家很快发现，我让皮肤变白的特性仅适用于与两栖动物，而不适用于哺乳动物。

同一只蝌蚪在接受松果体喂食前和松果体喂食后45min的状态

（图片来源：参考文献[3]）

但他们不知道，此时的我早已在植物界开枝散叶——直到1995年，科学家才在番茄、香蕉等植物中发现我的踪迹，给我起了个新名字“植物褪黑素（PMT）”（参考文献[4]）。

在植物褪黑素被发现之初，人们还一度否认植物中存在PMT，即便是在公认我在植物中的存在之后，对于PMT的研究也聚焦在其对动物和人类的营养价值。对此，我只能说他们把植物想得太无私了，从逻辑上讲，植物产生褪黑素是应为自身服务，而非为摄食它们的动物！

现在你知道了吧？我不是动物的专属，而是所有生命共同的“老朋友”。

动物界的褪黑素：“昼夜节律指挥官”

在你们人类和其他动物体内，我主要在松果体“办公”，核心任务是调节睡眠。白天，阳光通过眼睛给大脑发信号：“别让褪黑素出来！”我就乖乖待着；当夜幕降临，大脑切换到“夜间模式”，我便开始加班——浓度飙升，让你打哈欠、体温下降，帮你顺利滑入梦乡（参考文献[5]）。

此外，我还在昼夜节律同步调节、增强免疫、抑制肿瘤等方面发挥着作用。因此，对人类来说，我还是“时差救星”。跨时区旅行时，体内的“生物钟”会被打乱，吃我，就能帮你快速适应新时区——这也是为什么夜班族和倒时差的人总把我放在床头。

植物界的褪黑素：“抗逆生存盾牌”

植物不能跑不能躲，就得靠我来应对一些“风吹雨打”。无论是极端寒冷、高温、干旱还是有毒土壤，统统不在话下：当干旱来袭，小麦会紧急合成大量我，关闭叶片气孔减少水分蒸发；遭遇镉污染时，水稻中的我能增加20-60倍，像“解毒剂”一样中和重金属（参考文献[5]）。

在面对各种环境胁迫时，都得靠我挺身而出，并且我的战绩可查：在土壤中铜含量过高导致豌豆Pisum sativum L.死亡时，有我的加入就能让豌豆渡过难关。而在非环境胁迫的时候，我也并非毫无用武之地，而是在促进植物正常生长中发挥着重要的作用。

豌豆（Pisum sativum L.）植株的代表性照片。

（A）铜处理前的豌豆植株；（B）铜处理15天后的同一植株。左边的植株仅用自来水浇灌（15天后死亡）；右边的植株每隔一天用100毫升含5微摩尔褪黑素的自来水浇灌（15天后依然存活）

（图片来源：参考文献[6]）

植物合成我的方式比动物复杂多了——内质网、叶绿体、线粒体和细胞质都可能是我出生的地方。通过合成基因表达调节和细胞区室化作用，植物能够在不同生长条件下精细调控内源褪黑素水平，就像建了多个“应急工厂”。正常时候，我低调促进生长；危机一来，立刻切换到“防御模式”迅速扩大“族群”帮助植物抵御不良环境（参考文献[7]）。

褪黑素合成途径：动物（a）相对简单、线性的合成途径；植物（b）相对复杂的合成途径

（图片来源：参考文献[5]）

有趣的是，我在植物界和动物界的“作息”完全相反：在人类体内，我夜晚浓度最高；而在拟南芥、金丝桃中，我在清晨达到峰值，帮它们迎接白日的光照挑战（参考文献[5]）。

同一分子的双重身份：褪黑素跨界守护

要知道，动物体内的PM和植物体内的PMT，实际上是同一个我的不同名字，相同的结构让我在你们人类的医疗保健领域表现出应用潜力，你吃的蔬菜、水果都可能藏着我的“分身”。

我既能提高植物的抗逆性，又能帮助动物调节昼夜节律、治疗睡眠障碍，那是不是都要越多越好呢？其实不然。不同植物乃至于同一植物中，我的浓度也有很大的差异：例如，每克番茄果实中仅含0.1皮克（万亿分之一克），甘草根却能达到34微克（百万分之一克），相差8个数量级（参考文献[4]）。

科学家还发现，红光补充能提高番茄果实中的褪黑素含量，这既能增强番茄的农艺特性，还能带来额外的健康益处。基于这一调控机制，通过基因编辑修改番茄的基因，可以让番茄多合成我。

不同发育阶段番茄果实中褪黑素的含量，IMG为未成熟绿色期，MG为成熟绿色期，BR为转色期

（图片来源：参考文献[9]）

我是褪黑素，从原始细菌到两栖动物再到人类，我见证了生命演化的奇迹，也是一个永远在平衡中守护各类生命的“老朋友”——我是抗氧化的卫士，是昼夜的信使，是植物的盾牌，也是你们的睡眠助手。

参考文献

[1] TAN D X,REITER R J. An evolutionary view of melatonin synthesis and metabolism related to its biological functions in plants[J/OL].JOURNALOFEXPERIMENTALBOTANY,2020,71(16):4677-4689. DOI:10.1093/jxb/eraa235.

[2] TAN D X,HARDELAND R,MANCHESTER L C,et al.  The changing biological roles of melatonin during evolution: from an antioxidant to signals of darkness,sexual selection and fitness[J/OL].BIOLOGICALREVIEWS,2010,85(3):607-623. DOI:10.1111/j.1469-185X.2009.00118.x.

[3] MCCORD C P,ALLEN F P. Evidences associating pineal gland function with alterations in pigmentation[J/OL].JOURNALOFEXPERIMENTALZOOLOGY,1917,23(1):207-224. DOI:10.1002/jez.1400230108.

[4]DUBBELSR,REITER R,KLENKE E,et al.  Melatonin in Edible Plants Identified by Radioimmunoassay and by High-Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry[J/OL].JOURNALOFPINEALRESEARCH,1995,18(1):28-31. DOI:10.1111/j.1600-079X.1995.tb00136.x.

[5] CHEN Q,CHEN Y,LI X,et al.  Phytomelatonin: Biosynthesis,Signaling,and Functions[J/OL]. Annual Review of Plant Biology,2025,76(1):171-195. DOI:10.1146/annurev-arplant-053124-045147.

[6] TAN D X,MANCHESTER L C,HELTON P,et al.  Phytoremediative capacity of plants enriched with melatonin.[J/OL]. Plant signaling & behavior,2007,2(6):514-516. DOI:10.4161/psb.2.6.4639.

[7] CHEN Q,ARNAO M B. Phytomelatonin: an emerging new hormone in plants[J/OL].JOURNALOFEXPERIMENTALBOTANY,2022,73(17):5773-5778. DOI:10.1093/jxb/erac307.

[8] PIGEON W R,CARR M,GORMAN C,et al.  Effects of a Tart Cherry Juice Beverage on the Sleep of Older Adults with Insomnia: A Pilot Study[J/OL]. Journal of Medicinal Food,2010,13(3):579-583. DOI:10.1089/jmf.2009.0096.

[9] ZHANG Z,ZHANG X,CHEN Y,et al.  Understanding the mechanism of red light-induced melatonin biosynthesis facilitates the engineering of melatonin-enriched tomatoes[J/OL]. Nature Communications,2023,14(1)[2025-07-15]. https://www.nature.com/articles/s41467-023-41307-5. DOI:10.1038/s41467-023-41307-5.