Дослідники розшифровують біоритм людини
Для самої природи це не сильно відрізнялося: оскільки одноклітинні організми винайшли внутрішній годинник більше мільярда років тому, еволюція призвела до інфляції найрізноманітніших годинників від корисної ідеї. Дослідники виявили нащадків першого годинника у ссавців майже у всіх куточках організму. Наприклад, у квітні молекулярні біологи Чарльз Вайц та Кай-Флоріан Сторч з Гарвардського університету в Америці повідомили, що захопили значні частини внутрішніх годинників серця, печінки та легенів. Генетичний аналіз показав двом дослідникам, що еволюція внутрішніх годинників не була скупою на творчість. Тож ви можете чітко помітити, що всі годинники в різних органах мають спільне походження. Але ніби інженери поступово модифікували винахід поступово, годинники мають лише кілька загальних компонентів, незважаючи на подібні завдання.
У старанному дослідженні Вейц та Сторч досліджували ритми генної активності в органах мишей. Вони дослідили майже третину всіх генів миші за допомогою найсучасніших генних зондів. Вони виявили близько п'ятисот генів у кожному органі, які перегукуються з ритмом дня. Гени та гра клітинних білків, які вони допомагають направляти, виконують подібні функції у всіх органах, але кожен годинник містить понад дев'яносто відсотків дуже індивідуальних генів годинника.
Тим не менше, всі хронометри в корпусі працюють синхронно. Подібно до того, як точний час у Німеччині видається централізовано Physikalisch-Technische Bundesanstalt у Брауншвейгу, у тілі також існує певний центр часу. Будова мозку розміром з рисове зерно піддається сумніву. Він розташований приблизно на рівні перенісся за очима, над х-подібним з’єднанням двох зорових нервів. Дослідники називають його «надхіазматичним ядром», що означає щось на зразок «ядром над хрестом». Інсайдери також коротко говорять про "SCN".
Нервові канатики ведуть від SCN до епіфіза, де, крім усього іншого, утворюється гормон сну "мелатонін". Відповідно, «серцевина над хрестом» керує ритмом сну і, як наслідок, різноманітними біоритмами тіла. Якщо ви берете ранок за вихідну точку, SCN починає серію, знижуючи рівень мелатоніну в крові близько шостої ранку. В результаті підвищується артеріальний тиск, пульс і температура тіла. Здатність реагувати збільшується, і близько сьомої години тіло заливається активізуючими статевими гормонами. Близько полудня організм оптимально забезпечується киснем, оскільки саме в цей час концентрація еритроцитів є найвищою.
У другій половині дня частота дихання найвища, сила зчеплення найсильніша, а рефлекси швидші, ніж зазвичай. О 16:00 температура тіла, артеріальний тиск і пульс досягають найвищого рівня. Близько 18:00 тіло, здається, починає відновлюватися після робочого дня хочеться - принаймні в цей час потік сечі найсильніший. Чутливість до болю поступово підвищується до ночі і приблизно за дві години до того, як ми заснемо, SCN дає епіфізу команду знову підняти рівень мелатоніну.
Відірватися від цих ритмів практично неможливо. Той, хто так чи інакше намагається - наприклад, як нічний працівник - зазвичай частіше хворіє і менш витривалий у психологічному відношенні. Хоча це було відомо давно, ще кілька тижнів тому дослідники могли лише припускати, як організму вдається міцно зв’язати внутрішні ритми з денно-нічним циклом.
Ще кілька десятиліть тому деякі дослідники навіть припускали, що, можливо, не чергування світла і темряви визначає хід внутрішніх годин. Було помічено, що внутрішній годинник сліпих працює в основному синхронізовано з годинником усіх інших людей. Однак у 1960-х роках було зроблено дивовижне відкриття: сліпі люди, яким з косметичних міркувань давали склоподібні тіла за їхні, здавалося б, безфункціональні очі, втрачали звичний щоденний ритм. Хоча вони в основному підтримували нормальне чергування фаз сну та неспання, загалом їх день став трохи довшим за 24 години. Як кажуть хронобіологи, ваш внутрішній годинник «працював вільно», він працював неправильно протягом певної кількості хвилин щодня, не встановлюючи правильний час.
Дослідник мозку Девід Берсон з Американського університету Брауна в Провіденсі виявив фізіологічну причину цього спостереження: у лютому цього року він повідомив у журналі "Science", що окрім конусоподібних і стрижневих клітин, відомих майже 150 років в оці, за це відповідають чорно-біле та кольорове бачення, розташований третій тип фоторецепторних клітин. Він виявив клітини, коли, ретельно аналізуючи, пройшов шлях нервових канатиків від SCN назад до сітківки очей. Клітини виглядають як широко розгалужені крони старого дерева і змінюють свою діяльність, коли сонце сходить і заходить. Це робить їх ідеально придатними для узгодження ритму супрахіазматичного ядра з ходом сонця.
Однак SCN не є сонячним годинником - ядру потрібно лише сонце для калібрування власних годин. В даний час дослідники працюють над детальним розшифруванням механізму цього генератора годин. Очевидно, це працює, активуючи та деактивуючи один одного знову і знову. Між активацією та дезактивацією проходить близько півдня, завдяки чому певні білки надходять і йдуть у клітинах SCN, як відлив і потік: одні білки активні вдень, інші вночі. Однак без впливу сонця зміни дещо сповільнюються, як правило, на годину на день. Минулого року Урс Альбрехт з Інституту Макса Планка в Ганновері разом із американськими колегами з Хустона з’ясував, як гени в SCN синхронізують свій ритм із сонячним шляхом. Головну роль відіграють два варіанти гена з англійською назвою "Період". Наприклад, варіант гена "Period1" гарантує, що внутрішній годинник встановлений трохи вперед, тоді як варіант "Period2" встановлює годинник назад. Сигнальні речовини в крові та коливання метаболізму забезпечують, щоб інші годинники в організмі також дотримувались ритму, встановленого SCN.