Mint hallottátok, 2017-ben az orvostudományi vagy fiziológiai Nobel-díjat az amerikaiak, Jeffrey C Hall, Michael Rosbash, Michael W Young kapták felfedezéseikért a cirkadián ritmus területén - a belső órát szabályozó sejtek mechanizmusában. emberek, állatok és növények.
A tudósoknak például sikerült elkülöníteniük a Drosophila légy cirkadián ritmusát szabályozó gént.
A belső óra felelős az alvási ciklusokért, a vérnyomásért, a hormonszintért és a testhőmérsékletért. Hatással vannak a föld minden életére, az egysejtű cianobaktériumoktól a magasabb gerincesekig, beleértve minket, embereket is.
A nap és más Zeitgeberek
A belső órák tanulmányozása a tudomány teljesen önálló ágává vált, amelyet kronobiológiának hívnak.
A kronobiológia, amint a neve is mutatja, a biológiai ritmusok és a környezethez való viszonyuk tanulmányozásához kötődik: a németek Zeitgebernek, azaz szinkronizálónak hívják őket.
A legkézenfekvőbb Zeitgeber természetesen a napfény és annak ciklusai.
Promóciós videó:
Mi, emberek, ősidők óta megfigyeltük a természet reakcióit a napfény megnövekedésére és csökkenésére, elsősorban arra, hogy a növények hogyan nyitják és zárják virágaikat és leveleiket a kapott fény mennyiségének megfelelően.
De az ember csak a 18. században tudta bebizonyítani, hogy nemcsak a külső jelekről van szó: valami a szervezet belsejében fedi fel a biológiai óra titkát, amely nemcsak attól függ, hogy a nap mennyire emelkedett az égen.
Fel, mimóza
Az elsők között, aki tudományos megfigyeléseket tett erről a jelenségről, Jean Jacques d'Ortous de Mairan francia csillagász végzett.
1729-ben volt, amikor egy mimózabokrot helyezett el a sötétben, és észrevette, hogy az még mindig kinyitja és bezárja a leveleit, attól függően, hogy milyen napszak van, és süt-e a nap valahol, ami nem volt a közelben.
Mimosa a napon / flickr.com, Ben Blash
Ebből arra a következtetésre jutott, hogy a növény impulzusa a levelek kinyitására és bezárására inkább egy belső mechanizmushoz kapcsolódik, mintsem a külső ingerekre adott szolga reakció következményéhez a napfény változásai formájában.
De egyértelmű, hogy ha a nappali fényingadozásokat hosszabb időre eltávolítják az egyenletből, akkor a biológiai óra természetesen előbb-utóbb tévedni fog.
Szigetelés a föld alatt
Az egyik első tudós, aki napjainkban aktívan tanulmányozta a biológiai óra emberre gyakorolt hatását, Michel Siffre francia geológus és barlangkutató volt a 60-as évek elején.
Ez az űrutazás korszakának kezdetén és a hidegháború idején volt, amikor az ember érdeklődött a test reakciója iránt a hosszú elszigeteltség időszakaira, például egy űrkapszulában vagy egy atomháború után egy bombamenedékben.
1962-ben a 23 éves Sifr egy merész kísérlet segítségével tett áttörést, amelynek során be tudta bizonyítani, hogy beépített óránk van, akárcsak a növények.
1962. július 18. és szeptember 14. között elszigetelte magát a világtól a Scarasson-gleccserbarlangban, amely a francia Alpokban található, 100 méter mélyen a föld alatt.
Sifr csak a telefonvonalon keresztül tartotta a kapcsolatot a külvilággal, amelyről beszámolt, amikor lefeküdt és amikor felkelt.
Súlyos dezorientáció
A külső ingerek és órák hiánya az idő múlásával teljesen eltévelyítette Sifr-t az idő múlása szempontjából (és - mint később később beismerte - szinte megőrjítette).
Maga Sifr úgy vélte, hogy 15 órás ciklusokban aludt, és teljesen elvesztette a kapcsolatot a természetes cirkadián ritmussal. De kiderült, hogy teste tökéletesen nyomon követte az időt, napokig élt, átlagosan 24,5 órás hosszúsággal.
Miután Sifr 63 napot töltött egy jégbarlangban, végül kijött a napvilágra, és úgy vélte, hogy augusztus 20. van a naptárban. Más szavakkal, egy hónapot vesztett a fejében.
De a test jobban tudta. Sifr pedig egyszer és mindenkorra be tudta bizonyítani, hogy mi, emberek, fel vagyunk szerelve biológiai órákkal.
Egyre több tudós foglalkozik ezzel a témával
Pár évvel később Michel Sifre végzett még egy hasonló kísérletet, de ezúttal két másik barlangász, Josie Laures és Antoine Senni megfigyelőként. Ők is engedték magukat elszigetelni a föld alatt, mindegyik a saját barlangjában, egymástól körülbelül száz méterre.
Az egyetlen ember a föld felszínén, akikkel Lores és Senny telefonon tartották a kapcsolatot, tudósok rögzítették alvási idejüket, fizikai mutatóikat és étkezésüket.
Loresnek és Sennynek nem kellett tétlenségtől szenvednie, a kísérlet célja nem az volt, hogy teljesen megfossza őket az érzékszervi ingerektől, mondjuk zenét hallgathattak vagy valamilyen kézi munkát végezhettek: például Lores kötött.
Lores 88 napot töltött a barlangjában, míg Senny 126 napot az övében. Amikor végül előkerültek onnan, mindkettő viszonylag jó fizikai állapotban volt, de a kísérlet után még zavartabb, mint Sifr.
Antoine Senny például úgy vélte, hogy február 4-én hagyta el a barlangot, amikor a helyes dátum április 5-e volt. Josie Lores általában jó fizikai állapotban volt, de nagyon hosszú időbe telt a természetes alvási ciklus helyreállítása.
1965. április 5. Antoine Senny (középen) 125 nap magány után hagyja el a barlangot. Josie Lores (jobbra), a kísérlet másik résztvevője köszönti, aki 88 napot töltött el elszigetelten / AP Photo
Abban az időben az elszigeteltségnek sikerült megtévesztenie még a biológiai órát is.
Kiderült, hogy Senny olyan ritmusba esett, hogy 30 órát tudott aludni egymás után, bár ő maga úgy vélte, hogy csak egy könnyed szundikálásra feküdt le.
A valóság alvó szépsége
Újabb, elkülönített tanulmányok kimutatták, hogy az emberek akár 48 órával is meghosszabbíthatják alvási ciklusukat, ha semmilyen külső ingernek nincs kitéve.
Ismételt izolációs kísérletek azonban azt is kimutatták, hogy az ember belső órája, a cirkadián ritmusunk, természetesen alig több mint 24 órás ciklusban fordul elő. De hol van ez az óra, pusztán fizikailag?
Mindez összefüggésben van az agy egy kis területével - a hipotalamusz suprachiasmaticus magjával. Körülbelül akkora, mint egy rizsszem. A gyakorlatban ez a biológiai óra szabályozza napi ritmusunkat.
És alapvető információkat kap a naptól. Esténként, amikor a lámpa kialszik, jelet küld a tobozmirigynek, hogy kezdje meg a melatonin termelését, ami azt mondja a testnek, hogy feküdjön le.
Nyáron ez a mechanizmus fordítva működik, a melatonin szintje csökken, mivel a fény mennyisége növekszik, ami többek között növeli a nők prolaktin termelését, ami növeli a termékenységet.
Tehát mindenkinek, aki a tavaszi napéjegyenlőség régiójában született, talán köszönetet kell mondania a nyári napsütésnek, amely kilenc hónappal korábban megfelelő hangulatba hozta apát és anyát.
Akik nem látják
A belső óránkat szabályozó szuprachiasmatikus mag kilép, a szemtől jelet kap, látás útján. De mi van a vak emberekkel? Hogyan szabályozzák a biológiai órájukat?
Valójában a vak emberek gyakran szenvednek alvási problémáktól, és melatonint kell szedniük a tünetek enyhítésére.
De van egy amerikai és brit tanulmány, amely azt mutatja, hogy még egy teljesen vak embernél is, aki elpusztította magukat a retina látósejtjeit, vagyis az úgynevezett rudakat és kúpokat, a szem regisztrálhatja a fényt, beleértve azt is, ha maga az illető nem tud róla.
Más szavakkal, a jel még mindig a látóidegen keresztül juthat be a hipotalamuszba. Tehát a biológiai órája akkor is működhet, ha nem látja. És bár belső óráink hosszú ideig elszigetelten működnek, fény nélkül megbetegszünk.
Laboratóriumi egerekkel végzett kísérletek azt mutatták, hogy a hosszú ideig sötétben elhelyezett egerek depresszióhoz hasonló tünetekben szenvedtek.
A fény hiánya csökkenti a dopamin szekrécióját, befolyásolja a vércukorszintet, sőt rontja a memóriát. Egerekben és emberekben egyaránt.
Szarvas ravaszság
Ennek ellenére az északi részen legelõ rénszarvasok Lappföldön mindent nagyon okosan rendeztek. Végül is folyamatos sötétségben, majd évszaktól függően folyamatos fényben élnek, ezért állandó stresszben kellett lenniük.
De kiderült, hogy az őzek biológiai órája némileg másképp működik, mint a miénk. Belső óránk biztosítja, hogy a melatonin viszonylag szabályos 24 órás ciklusban szabaduljon fel.
Szarvasokban a melatonin termelése közvetlenebb kapcsolatban áll a kapott fény mennyiségével, mint egy genetikailag meghatározott biológiai óra.
Vagyis a hormon szintje sötétben emelkedik, és világosban csökken. Más szavakkal, a szarvasoknak nincs napi ritmusuk, inkább azt mondhatjuk, hogy éves ritmusuk van.
Ez lehetővé teszi számukra, hogy továbbra is rágják a zuzmóikat, ha megtalálják őket, a napszaktól függetlenül, és anélkül, hogy elterelnék a figyelmüket a belső óráról, amely szerint aludni kell.
És úgy tűnik, ez számukra meglehetősen működő lehetőség. Gondoljon magára, látott már depressziós szarvast?
Marcus Rosenlund