A zegar biologiczny tyka

Ponad tydzień temu przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny. Instytut Karolinska wręczył w tym roku to prestiżowe wyróżnienie trzem amerykańskim naukowcom: Jeffreyowi Connorowi Hallowi, Michaelowi Rosbashowi i Michaelowi Warrenowi Youngowi „za odkrycie mechanizmów molekularnych kontrolujących rytm okołodobowy”.

O co dokładniej chodzi? Bardzo często mówi się o „tykającym zegarze biologicznym”, od którego zależny jest wspomniany wcześniej rytm okołodobowy. Do tej pory każdy tylko o nim mówił, ale nikt nie wiedział, gdzie on się znajduje i jaki mechanizm powoduje jego tykanie.

Zacznijmy więc od początku. Rozłóżmy może na czynniki pierwsze stwierdzenie „mechanizmy molekularne kontrolujące rytm okołodobowy”. 

Mechanizmy molekularne to inaczej sposób, w jaki funkcjonują molekuły, czyli cząsteczki, z których zbudowany jest nasz organizm. Trudniej będzie wytłumaczyć o co chodzi z rytmem okołodobowym, ale spróbujmy.

Cykl dobowy (albo rytmika dobowa) jest zależny od zegara biologicznego, czyli od procesów biochemicznych, zachodzących w komórkach organizmu. Dzięki niemu możliwa jest synchronizacja pomiędzy procesami życiowymi, a zmianami zachodzącymi w środowisku zewnętrznym (czyli na przykład zmianą dzień w noc, czy temperaturą). Rytmika dobowa trwa średnio 24 godziny. W tym czasie organizm daje nam znać, kiedy powinniśmy spać, jeść lub po prostu odpocząć. Można więc powiedzieć, że nasze ciało samo odmierza czas, a robi to za pomocą specjalnych sygnałów zewnętrznych, które noszą uroczą nazwę – dawcy czasu. Takim najsłynniejszym dawcą czasu jest światło, które regularnie synchronizuje cykl dnia i nocy. Na działanie zegara biologicznego wpływają również hormony płciowe oraz hormon snu (melatonina). Im człowiek jest starszy, dojrzalszy, tym jego hormony są mniej aktywne. Dlatego starsi ludzie, w porównaniu do młodszych osób, chodzą spać wcześniej i wstają skoro świt.

Szalenie ciekawe jest również to, że nasz organizm w określonych godzinach produkuje mniej lub więcej hormonów, przyspiesza lub spowalnia metabolizm, jest mniej bądź bardziej odporny na ból. Jest to wszystko warunkowane obecnością pewnych genów, które zostały odkryte przez tegorocznych laureatów Nagrody Nobla.

Badania przeprowadzono na przyjaznych nauce genetyki, muszkach owocówkach. Naukowcy zidentyfikowali i pobrali od owadów pewien gen, który nazwano „period” (z ang. okres), zmodyfikowali go i wszczepili nowym osobnikom. Nowo powstałe insekty cechowały się większą aktywnością w przeciwieństwie do swoich przodków. Ich sen trwał tylko od kilku do kilkunastu minut.

Do tego zdumiewającego odkrycia doszło nie teraz, a w latach 70. ubiegłego wieku. Od tamtej pory badania nad rytmem okołodobowym uległy wyraźnemu przyspieszeniu.

Komisja Noblowska doceniła całokształt badań trzech naukowców, a jedna z przedstawicielek Akademii Noblowskiej – Juleen Zierath słusznie zauważyła, że laureaci przyczynili się do zwiększenia ludzkiej świadomości na temat higieny snu.

Podsumowując, dzięki Jeffreyowi Hallowi, Michaelowi Rosbashowi i Michaelowi Youngowi, wiemy jakie geny regulują najważniejsze procesy biologiczne. Dzięki tym genom jesteśmy w stanie dostosować nasze organizmy do różnych etapów dnia.

Dlaczego poruszam ten temat?

Nie jest tajemnicą, że obecnie nigdy nie mamy czasu na nic. Nasze życie dostosowujemy do wskazówek zegarów powieszonych na ścianie. To dźwięk budzika wyznacza nam, kiedy nasze ciała muszą wyrwać się ze snu. Co chwilę zerkamy na telefon z niecierpliwością odmierzając czas do końca wykładu, czy pracy. Posiłki spożywamy w biegu po to, aby nie spóźnić się na spotkanie. Coraz później chodzimy spać tylko po to, żeby obejrzeć do końca odcinek serialu.

Badania przeprowadzone przez tegorocznych noblistów pozwalają bardziej zagłębić się w istotę naszego zegara biologicznego. Może warto więc zacząć zwracać na niego uwagę i wsłuchiwać się w tykanie jego wskazówek?

Katarzyna Zofińska

k.zofinska@gmail.com

Zdjęcie: Sofia Vetriak

Źródła:

·        H. Gadomska: Nagroda Nobla 2017 z medycyny: „Dziś wiemy już, jak zakłócenia rytmu dobowego wpływają na zdrowie ludzi” (www.focus.pl/artykul/nagroda-nobla-2017-w-dziedzinie-medycyny-przyznana-171002113315)

·       Rytmy biologiczne (www.nauki-spoleczne.info/rytmy-biologiczne)
Nagroda Nobla za rozgryzienie rytmu dobowego. Pora ma znaczenie! (www.zdrowie.gazeta.pl/Zdrowie/7,101460,20917509,rytm-dobowy-czyli-jak-dziala-nasz-zegar-biologiczny)

Prof. dr hab. M. Lewandowski: Zegar biologiczny (www.neuropedia.org.pl/zegar_biologiczny_ml/).