一个反馈回路，两项任务：计时与安排代谢日程
昼夜计时的核心是一个延迟负反馈回路：生物钟蛋白逐渐积累，关闭自身的基因，随后减少，让循环大约每24小时重新开始[5]。关键在于，这个回路不只控制生物钟基因。它还作用于掌管新陈代谢的基因，因此同一套标记一天中时间的分子回路，也安排着代谢过程何时运行[1]。正因如此，昼夜节律与代谢节律被描述为相互交织，而不只是彼此协调。
果蝇的大脑提供了一个具体图景。果蝇的中央生物钟是起搏细胞中一个振荡的基因—蛋白质反馈回路，它向外周生物钟发送信号，设定可测量的日常行为和代谢节律[3]。当生物钟基因发生突变时，振荡器被打乱，这些节律也随之改变。在一个进行中的项目里，研究人员正在不同时间点测量果蝇大脑的耗氧量，以绘制代谢的昼夜周期，并比较正常果蝇与生物钟突变体，这将直接显示改变生物钟功能如何改变大脑代谢[3]。
新陈代谢也能反过来影响生物钟
这种联系不是单向的。在植物中，有证据表明代谢节律可以参与昼夜计时，这意味着代谢输出不只是生物钟的下游，也能反过来输入生物钟[4]。这关系到如何理解整个系统：与其把生物钟看作单向发号施令的主控制器，不如把它看作与新陈代谢共同构成一个回路的一部分。
内分泌系统又增加了一层。靶组织有节律的激素释放常常通过负反馈自我维持，而昼夜系统又对各组织的内分泌和代谢功能施加自己的时间安排[5]。因此，身体的代谢节律既反映局部反馈，也反映生物钟驱动的日程安排，两者共同起作用。
生物钟与代谢的联系为何关系到健康和进食模式
由于生物钟与新陈代谢共用回路，昼夜节律被打乱与肥胖和2型糖尿病等不良代谢后果有关[2]。生物学在这里变得很实际：当进食模式改变时，代谢过程的时间安排也会受到影响。
据报道，间歇性禁食能改善并恢复代谢节律，提出的机制包括改变肠道微生物群、恢复昼夜节律以及激活自噬[2]。这些是一篇综述中提出的机制，而非已确立的因果，但它们说明了同一个主题：代谢时间与昼夜时间相互耦合，因此改变身体处理营养物的时间和方式的干预，可以影响生物钟，反之亦然。
本文引用的文献
昼夜节律钟与代谢节律的相互作用
综述了不同生物中连接昼夜节律钟与代谢节律的遗传和分子通路，表明基因表达反馈回路产生明显的昼夜节律，并与代谢振荡相连。
时间营养学对代谢稳态的调控：间歇性禁食通过肠道微生物群、昼夜节律和自噬发挥作用
综述了间歇性禁食如何改善并恢复代谢节律，提出的机制包括调节肠道微生物群、恢复昼夜节律和激活自噬；昼夜节律被打乱与肥胖和2型糖尿病有关。
生物钟基因改变影响果蝇的昼夜节律和大脑细胞呼吸节律
描述了一项计划中的果蝇研究，在不同时间点测量大脑耗氧量，以比较正常果蝇与生物钟基因突变果蝇的代谢昼夜周期，这些突变会打乱中央基因—蛋白质反馈回路。
新陈代谢对昼夜节律钟的调控
综述了昼夜节律调控新陈代谢的机制，以及代谢节律可以参与昼夜计时的证据，包括植物昼夜节律钟中的转录—翻译反馈回路。
昼夜节律钟：内分泌和代谢节律的调节者
将昼夜节律钟描述为一个自我调节的延迟负反馈回路，调节各组织的内分泌和代谢过程，而来自靶组织的负反馈常常维持有节律的激素释放。