Kaip girdėjote, 2017 m. Nobelio medicinos ar fiziologijos premija atiteko amerikiečiams Jeffrey C Hallui, Michaelui Rosbashui, Michaelui W Youngui už jų atradimus paros ritmo srityje - ląstelių mechanizmas, reguliuojantis vidinį laikrodį. žmonės, gyvūnai ir augalai.
Pavyzdžiui, mokslininkams pavyko išskirti geną, reguliuojantį Drosophila musės paros ritmą.
Vidinis laikrodis yra atsakingas už miego ciklus, kraujospūdį, hormonų kiekį ir kūno temperatūrą. Jie veikia visą gyvenimą žemėje, pradedant vienaląsčių melsvadumblių ir baigiant aukštesniais stuburiniais gyvūnais, įskaitant mus, žmones.
Saulė ir kiti zeitgeberiai
Vidinių laikrodžių tyrimas tapo visiškai savarankiška mokslo šaka, kuri vadinama chronobiologija.
Chronobiologija, kaip rodo pavadinimas, susijusi su biologinių ritmų ir jų santykio su aplinka tyrimais: vokiečiai juos vadina Zeitgeberiais, tai yra sinchronizatoriais.
Akivaizdžiausias „Zeitgeber“, žinoma, yra saulės šviesa ir jos ciklai.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Mes, žmonės, nuo neatmenamų laikų stebėjome gamtos reakcijas į saulės šviesos padidėjimą ir sumažėjimą, visų pirma tai, kaip augalai atveria ir uždaro savo žiedus ir lapus, atsižvelgdami į gaunamą šviesos kiekį.
Tačiau tik XVIII amžiuje žmogui pavyko įrodyti, kad tai buvo ne tik išoriniai signalai: kažkas organizmo viduje atskleidžia biologinio laikrodžio paslaptį, kuri priklauso ne tik nuo to, kaip aukštai saulė pakilo danguje.
Aukštyn, mimoza
Vienas pirmųjų mokslinių šio reiškinio stebėjimų buvo prancūzų astronomas Jeanas Jacquesas d'Ortousas de Mairanas.
Buvo 1729 m. Kieme, kai jis tamsoje padėjo mimozos krūmą ir pastebėjo, kad jis vis tiek atveria ir uždaro lapus, atsižvelgiant į dienos laiką ir į tai, ar kažkur šviečia saulė, kuri nebuvo šalia.
„Mimosa“saulėje / flickr.com, Benas Blashas
Iš to jis padarė išvadą, kad augalo impulsas atidaryti ir uždaryti lapus yra susijęs su vidiniu mechanizmu, o ne su vergiškos reakcijos į išorinius dirgiklius, atsirandančiais dėl saulės pokyčių, pasekme.
Bet akivaizdu, kad jei dienos šviesos svyravimai bus pašalinti iš lygties ilgesniam laikui, biologinis laikrodis, žinoma, anksčiau ar vėliau suklys.
Izoliacija po žeme
Vienas pirmųjų mokslininkų, kuris mūsų laikais aktyviai tyrė biologinio laikrodžio įtaką žmonėms, 60-ųjų pradžioje buvo prancūzų geologas ir speleologas Michelis Siffre'as.
Tai buvo kosminių kelionių eros pradžioje ir Šaltojo karo metu, kai žmogus susidomėjo kūno reakcija į ilgus izoliacijos laikotarpius, pavyzdžiui, kosminėje kapsulėje ar bombų prieglaudoje po atominio karo.
1962 m. 23 metų Sifras padarė proveržį atlikdamas drąsų eksperimentą, kurio metu jis sugebėjo įrodyti, kad mes turime įmontuotą laikrodį, kaip ir augalai.
1962 m. Liepos 18 - rugsėjo 14 d. Jis izoliuotas nuo pasaulio Scarasson ledynų urve, esančiame Prancūzijos Alpėse, 100 metrų gylyje po žeme.
Bendravimą su išoriniu pasauliu Sifras palaikė tik telefono linija, apie kurią pranešė eidamas miegoti ir atsikėlęs.
Sunkus dezorientavimas
Išorinių dirgiklių ir laikrodžių nebuvimas laikui bėgant Sifrą visiškai dezorientavo laikui bėgant (ir, kaip jis vėliau prisipažino, beveik išprotėjo).
Pats Sifras tikėjo, kad jis miegojo 15 valandų ciklais ir visiškai prarado ryšį su natūraliu paros ritmu. Tačiau paaiškėjo, kad jo kūnas puikiai sekė laiką, gyveno dienas, kurių vidutinis ilgis buvo 24,5 valandos.
Po to, kai Sifras 63 dienas praleido ledo urve, jis pagaliau išėjo į dienos šviesą, manydamas, kad kalendoriuje yra rugpjūčio 20 d. Kitaip tariant, mintyse jis prarado visą mėnesį.
Tačiau kūnas žinojo geriau. Ir Sifras sugebėjo kartą ir visiems laikams įrodyti, kad mes, žmonės, turime biologinius laikrodžius.
Vis daugiau mokslininkų gilinasi į šią temą
Po poros metų Michelis Sifre'as atliko dar vieną panašų eksperimentą, tačiau šį kartą kaip stebėtojas dar dviem urvams - Josie Laures ir Antoine Senni. Jie taip pat leido save izoliuoti po žeme, kiekvienas savo oloje, maždaug šimto metrų atstumu.
Vieninteliai žmonės žemės paviršiuje, su kuriais Loresas ir Senny palaikė ryšį telefonu, buvo mokslininkai, fiksavę miego laiką, fizinius rodiklius ir valgius.
Lores ir Senny nereikėjo kentėti nuo dykinėjimo, eksperimento tikslas nebuvo visiškai atimti juslinius dirgiklius, jiems buvo leista, tarkime, klausytis muzikos ar atlikti rankinį darbą: pavyzdžiui, Lores megzti.
Lores savo oloje praleido 88 dienas, o Senny - 126 dienas. Kai jie pagaliau iš ten pasirodė, abu buvo gana geros fizinės būklės, tačiau po eksperimento dar labiau sutrikę nei Sifras.
Pavyzdžiui, Antoine'as Senny tikėjo, kad jis paliko urvą vasario 4 d., Kai teisinga data buvo balandžio 5 d. Josie Loreso fizinė būklė paprastai buvo gera, tačiau natūralaus miego ciklo atkūrimas užtruko labai ilgai.
1965 m. Balandžio 5 d. Antoine Senny (centre) palieka urvą tik po 125 dienų. Jį pasitinka dar viena eksperimento dalyvė Josie Lores (dešinėje), 88 dienas praleidusi atskirai / AP Photo
Tuo metu izoliacija sugebėjo apgauti net biologinį laikrodį.
Paaiškėjo, kad Senny pateko į tokį ritmą, kuriame jis galėjo miegoti 30 valandų iš eilės, nors pats tikėjo, kad atsigulė tik lengvam miegui.
Miegantis tikrovės grožis
Naujausi tyrimai atskirai parodė, kad žmonės gali pratęsti miego ciklą net 48 valandomis, jei jų neveikia jokie išoriniai dirgikliai.
Be to, pakartotiniai izoliacijos eksperimentai parodė, kad žmogaus vidinis laikrodis, mūsų paros ritmas, natūraliai vyksta per kiek daugiau nei 24 valandų ciklą. Bet kur yra šis laikrodis, grynai fiziškai?
Visa tai siejama su nedideliu smegenų plotu - pogumburio suprachiasmatiniu branduoliu. Jis yra maždaug ryžių grūdo dydžio. Praktiškai būtent šis biologinis laikrodis reguliuoja mūsų dienos ritmą.
Iš saulės gaunama pagrindinė laiko informacija. Vakarais, kai šviesa išnyksta, ji siunčia signalą į kankorėžinę liauką pradėti gaminti melatoniną, kuris liepia kūnui eiti miegoti.
Vasarą šis mechanizmas veikia atvirkščiai, sumažėja melatonino kiekis, nes padidėja šviesos kiekis, kuris, be kita ko, padidina moterų prolaktino gamybą, o tai padidina vaisingumą.
Taigi visi, kurie gimė pavasario lygiadienio regione, galbūt turėtų padėkoti vasaros saulei, kuri devyniais mėnesiais anksčiau tėčiui ir mamai buvo tinkama nuotaika.
Tie, kurie nemato
Išeina suprachiasmatinis branduolys, reguliuojantis mūsų vidinį laikrodį, gaunantis signalą iš akių, per regėjimą. Bet kaip su aklais žmonėmis? Kaip reguliuojamas jų biologinis laikrodis?
Tiesą sakant, aklieji dažnai kenčia nuo miego problemų ir simptomams palengvinti turi vartoti melatoniną.
Tačiau yra Amerikos ir Didžiosios Britanijos tyrimas, kuris rodo, kad net visiškai aklam žmogui, kuris sunaikino tinklainės regos ląsteles, tai yra vadinamuosius strypus ir kūgius, akis gali užregistruoti šviesą, taip pat jei pats asmuo apie tai nežino.
Kitaip tariant, signalas vis tiek gali patekti į hipotalamą per regos nervą. Taigi jūsų biologinis laikrodis gali veikti, net jei nematote. Ir nors mūsų vidiniai laikrodžiai ilgą laiką veikia atskirai, be šviesos mes susergame.
Eksperimentai su laboratorinėmis pelėmis parodė, kad pelės, ilgą laiką buvusios tamsoje, patyrė simptomus, panašius į depresiją.
Šviesos trūkumas sumažina dopamino sekreciją, paveikia cukraus kiekį kraujyje ir net blogina atmintį. Tiek pelėms, tiek žmonėms.
Elnių gudrumas
Nepaisant to, šiauriniai ganytojai šiaurėje Laplandijoje viską sumanė labai protingai. Galų gale, jie gyvena nuolatinėje tamsoje, tada nuolatinėje šviesoje, priklausomai nuo sezono, todėl jiems teko nuolat patirti stresą.
Bet paaiškėjo, kad elnių biologinis laikrodis veikia kiek kitaip nei mūsų. Mūsų vidinis laikrodis užtikrina, kad melatoninas išsiskiria santykinai įprastu 24 valandų ciklu.
Elniuose melatonino gamyba yra labiau susijusi su gaunamos šviesos kiekiu, o ne su genetiškai nustatytu biologiniu laikrodžiu.
Tai yra, kai tamsu, hormono lygis pakyla, o šviesus - mažėja. Kitaip tariant, elniai neturi dienos ritmo, greičiau galime pasakyti, kad jie turi metinį ritmą.
Tai leidžia jiems toliau kramtyti kerpes, jei tik gali jas rasti, neatsižvelgiant į dienos laiką ir nesiblaškant vidiniam laikrodžiui, kuriame sakoma, kad laikas miegoti.
Panašu, kad tai jiems gana tinkamas variantas. Pagalvokite patys, ar kada nors matėte elnį su depresija?
Marcusas Rosenlundas