NAWET BAKTERIE "WIEDZĄ" CZYM JEST DOBA

"Dzięki zegarowi biologicznemu, organizmy zwierząt mogą wyczuwać nadchodzące zmiany w środowisku i zawczasu się do nich dopasować" - tłumaczy prof. Skwarło-Sońta. Wyjaśnia, że system ten pozwala zwierzętom rozmnażać się w najbardziej sprzyjających dla potomstwa porach roku, gdy dostępny jest pokarm i dogodne schronienie. "Mogą też rozpocząć migrację zimową we właściwym czasie" - dodaje.
Jak wyjaśnia badaczka, zegar biologiczny pracuje w tzw. rytmie okołodobowym, czyli reguluje aktywność w cyklu ok. 24-godzinnym. Rytmy okołodobowe są wszechobecne w świecie żywym, występują od najprymitywniejszych bakterii, aż po człowieka. Przeciętny okres okołodobowy ludzi wynosi 24,2 godziny. Może jednak być dłuższy (jak u ludzi zwanych skowronkami, wcześnie kładących się spać i wcześnie wstających) lub krótszy (jak u tzw. sów).

ŚWIATŁO - "DAWCA CZASU"

Jednym z najważniejszych czynników synchronizujących pracę zegara biologicznego jest światło, a ściślej cykle światła i ciemności. Sygnały te określa się mianem dawców czasu.
Jak tłumaczy prof. Skwarło-Sońta, informacje o naświetleniu i dostępności światła są odbierane przez siatkówkę oka i za pośrednictwem nerwu wzrokowego przekazywane do neuronów.
Pod wpływem tych sygnałów neurony zegara rytmicznie wydzielają neuroprzekaźniki i regularnie wysyłają sygnały do komórek i narządów. W ten sposób wpływają na wydzielanie hormonów, odpowiedzialnych za pobudzanie lub hamowanie aktywności konkretnych genów i regulację pracy zegarów peryferyjnych. To dlatego procesy fizjologiczne naszego organizmu przebiegają w sposób cykliczny.
Dobrze odzwierciedlają to np. dobowe zmiany temperatury ciała, rytmu wzrostu (w nocy rośniemy szybciej), potencjału intelektualnego. Badania wykazały na przykład, że w ciągu doby zmienia się nasza zdolność koncentracji. Najwięcej błędów popełniamy w nocy, o świcie oraz w porze obiadowej. Wiadomo też, że wiele poważnych katastrof wydarzyło się z powodu ludzkiego błędu w późnych godzinach nocnych - np. katastrofa w Czernobylu miała miejsce o godz. 1:23 w nocy.

MELATONINA - HORMON NOCY

Innym ważnym czynnikiem wpływającym na pracę zegara jest czynnik wewnętrzny. Jest nim hormon melatonina, wydzielany przez szyszynkę. Według prof. Skwarło-Sońty, melatonina synchronizuje zewnętrzne informacje o świetle z tym, co dzieje się w naszym organizmie. W ciemności produkcja tego hormonu wzrasta, dzięki czemu komórki naszego organizmu wiedzą, że jest noc. W dzień natomiast produkcja melatoniny ustaje.
Na podobnej zasadzie nasz organizm wyczuwa zmiany pór roku. Gdy nadchodzi zima, długość dnia maleje, a więc średni poziom melatoniny we krwi rośnie. Można więc powiedzieć, że hormon ten działa w organizmie jak zegar i kalendarz.

Bardzo ważną cechą nadrzędnego zegara biologicznego jest to, że działa on również wtedy, gdy organizm zostanie odizolowany od sygnałów zewnętrznych, na przykład gdy zwierzę lub człowieka zamkniemy w bunkrze, bez dostępu naturalnego oświetlenia, telewizji, radia itd. Innymi słowy, nadrzędny zegar sam podtrzymuje swą pracę.
Jak podkreśla badaczka, wyniki licznych badań dowodzą, że rytmy okołodobowe są zdeterminowane genetycznie - a więc wrodzone - i nie można się ich nauczyć.

***
O zegarach biologicznych prof. Krystyna Skwarło-Sońta mówiła podczas X Festiwalu Naukiw Warszawie.
 
PAP - Nauka w Polsce, Joanna Morga
kol