Изследователите дешифрират човешкия биоритъм
За самата природа не беше много по-различно: тъй като едноклетъчните организми са изобретили вътрешния часовник преди повече от милиард години, еволюцията е довела до инфлация на най-разнообразните часовници от полезната идея. Изследователите са идентифицирали потомци на първия часовник при бозайници в почти всички краища на организма. През април например молекулярните биолози Чарлз Вайц и Кай-Флориан Сторч от Харвардския университет в Америка съобщават, че са заловили големи части от вътрешните часовници на сърцето, черния дроб и белите дробове. Генетичен анализ показа на двамата изследователи, че еволюцията на вътрешните часовници не е оскъдна с творчеството. Така че ясно можете да видите, че всички часовници в различните органи имат общ произход. Но сякаш инженерите са модифицирали изобретението парче по парче в продължение на еони, часовниците имат само няколко общи компонента, въпреки подобни задачи.
В старателна работа Вайц и Сторч изследват ритмите на генната активност в органите на мишки. За целта те изследваха почти една трета от всички гени на мишки, използвайки най-модерните генни сонди. Те откриха около петстотин гена във всеки орган, които резонират с ритъма на деня. Гените и играта на клетъчните протеини, които те помагат за насочване, изпълняват подобни функции във всички органи, но всеки часовник съдържа повече от деветдесет процента много индивидуални гени на часовника.
Независимо от това, всички хронометри в тялото работят синхронно. Подобно на това как точното време в Германия се издава централизирано от Physikalisch-Technische Bundesanstalt в Брауншвайг, изглежда, че има и вид времеви център в тялото. Структура в мозъка с размерите на оризово зърно идва под въпрос. Разположен е приблизително на нивото на моста на носа зад очите, над х-образната връзка на двата оптични нерва. Изследователите го наричат "надхиазматично ядро", което означава нещо като "ядро над кръста". Вътрешни хора също говорят накратко за "SCN".
Нервните въжета водят от SCN до епифизата, където освен всичко друго се образува и хормонът на съня „мелатонин“. Съответно, „сърцевината над кръста“ насочва ритъма на съня и в резултат на това разнообразните биоритми на тялото. Ако приемете сутринта като отправна точка, SCN започва поредицата, като понижава нивото на мелатонин в кръвта около шест сутринта. В резултат на това кръвното налягане, пулсът и телесната температура се повишават. Способността за реакция се увеличава и около седем часа тялото е залято от активиращи полови хормони. Около обяд тялото е оптимално снабдено с кислород, тъй като това е времето, когато концентрацията на червените кръвни клетки е най-висока.
Следобед честотата на дишането е най-висока, силата на хващане е най-силна и рефлексите са по-бързи от обикновено.В 16:00 ч. Телесната температура, кръвното налягане и пулсът достигат най-високото си ниво.Около 18:00 ч. Тялото изглежда започва да се регенерира след работата на деня искам - поне по това време урината е най-силна. Чувствителността към болка постепенно се повишава към нощта и около два часа преди да заспим SCN дава на епифизата команда да повиши отново нивото на мелатонин.
Почти е невъзможно да се изключите от тези ритми. Всеки, който се опитва така или иначе - например като нощен работник, обикновено се разболява по-често и е по-малко психологически издръжлив. Въпреки че това е известно отдавна, допреди няколко седмици изследователите можеха само да предполагат как тялото успява да свърже здраво вътрешните ритми с цикъла ден-нощ.
Допреди няколко десетилетия някои изследователи дори предполагаха, че може би не редуването на светлина и тъмнина определя хода на вътрешния часовник. Забелязано е, че вътрешният часовник на слепите работи до голяма степен в синхрон с този на всички останали хора. През 60-те години обаче е направено изненадващо откритие: незрящи хора, на които по козметични причини са дадени стъкловидни тела за техните безфункционални очи, губят обичайния си ежедневен ритъм. Въпреки че до голяма степен поддържаха нормално редуване между фазите на сън и събуждане, денят им като цяло стана малко по-дълъг от 24 часа като цяло. Вътрешният ви часовник беше „свободно работещ“, както казват хронобиолозите: той работеше грешно с определено количество минути всеки ден, без да бъде върнат на правилното време.
Изследователят на мозъка Дейвид Берсън от Американския университет на Браун в Провидънс откри физиологичната причина за това наблюдение: През февруари тази година той съобщи в списание "Science", че в допълнение към конусните и пръчковидните клетки, известни от почти 150 години в окото, черно-бялото и цветното зрение са отговорни, разположен е трети тип фоторецепторна клетка. Той откри клетките, когато с внимателни анализи проследи пътя на нервните връзки от SCN обратно до ретината на очите. Клетките приличат на широко разклонената козирка на старо дърво и променят дейността си, когато слънцето изгрява и залязва. Това ги прави идеално подходящи за привеждане в съответствие на ритъма на супрахиазматичното ядро с хода на слънцето.
SCN обаче не е слънчев часовник - ядрото се нуждае само от слънцето, за да калибрира собствения си часовник. В момента изследователите работят за дешифриране на механизма на този генератор на часовници в детайли. Очевидно работи, като се активира и деактивира взаимно отново и отново. Между активирането и дезактивирането минават около половин ден, така че определени протеини идват и си отиват в клетките на SCN като приливи и отливи: някои протеини са активни през деня, други през нощта. Без влияние на слънцето обаче промяната се забавя донякъде, обикновено с час на ден. Миналата година Урс Албрехт от Института „Макс Планк“ в Хановер, заедно с американски колеги от Хюстън, разбраха как гените в SCN синхронизират своя ритъм със пътя на слънцето. Два варианта на ген с английско име "Период" играят основната роля. Например генният вариант "Period1" гарантира, че вътрешният часовник е настроен малко напред, докато вариантът "Period2" настройва часовника обратно. Сигналните вещества в кръвта и колебанията в метаболизма след това гарантират, че останалите часовници в тялото също следват ритъма, зададен от SCN.