Даже в комнате без часов организм не превращает день в бесконечный туман. Сонливость, температура тела и выделение многих гормонов продолжают колебаться примерно раз в сутки. Внутри нас действительно идут часы — только у них нет стрелок.
2. Ритм рождается внутри
Слово «циркадный» происходит от латинских слов «около» и «день». Это внутренний ритм с периодом приблизительно 24 часа. Он способен продолжаться без внешних подсказок, хотя постепенно начинает уходить от солнечного времени.
Главный координатор у млекопитающих находится в супрахиазматическом ядре гипоталамуса. Светочувствительные клетки сетчатки сообщают ему, когда наступил день. Свет особенно важен утром и вечером, потому что сдвигает внутренние часы.
Из этого центра сигналы распространяются к системам сна, температуры, обмена веществ и гормонов. Ночью возрастает выработка мелатонина. Он не является «единственным гормоном сна», а служит одним из сигналов биологической ночи.
3. Часы есть почти в каждой клетке
Молекулярный механизм напоминает цикл с задержкой. Определённые гены запускают производство белков; те накапливаются, перемещаются в ядро и подавляют работу тех же генов. Затем белки разрушаются, запрет снимается, и цикл начинается снова.
У плодовых мушек важную роль играют гены period и timeless и белки PER и TIM. Другие компоненты регулируют скорость накопления и распада, чтобы цикл занимал около суток. У людей детали сети частично иные, но принцип обратной связи сохранён.
Подобные часы работают не только в мозге. Печень, мышцы и жировая ткань имеют собственные ритмы. Главный координатор сверяет их со светом, а время еды и физическая активность помогают настраивать отдельные органы.
4. Почему бывает джетлаг?
При быстром перелёте Солнце сразу живёт по новому расписанию, а клетки ещё по старому. Главные часы получают световую поправку, но разные системы перестраиваются с неодинаковой скоростью.
Похожий конфликт возникает при ночной работе или постоянном смещении режима. Это не означает, что один поздний вечер непременно «сломал гормоны». Речь идёт о повторяющемся рассогласовании сигналов.
Бытовой режим и циркадные часы связаны, но не тождественны. Привычка пить чай в девять вечера не становится автономным клеточным генератором времени.
5. Что говорит наука
Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2017 года получили Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг за раскрытие молекулярных механизмов циркадных ритмов. Они исследовали ген period, суточное накопление белка PER и роль генов timeless и doubletime.
Подтверждено, что внутренние часы автономны, но синхронизируются внешними сигналами, главным из которых является свет. Подтверждена связь циркадной системы со сном, обменом веществ и другими процессами.
Наблюдательные исследования связывают длительное нарушение ритмов с повышенными рисками метаболических и сердечно-сосудистых проблем. Но риск отдельного человека нельзя вывести из одной поздней смены.
6. Так за что же дали Нобелевскую премию?
Циркадные ритмы — это самоподдерживающиеся молекулярные колебания, которые превращают вращение Земли в расписание клеток. Награду дали не за совет ложиться вовремя, а за объяснение механизма, благодаря которому организм знает, что такое «вовремя».
Расскажите в комментариях, вы скорее жаворонок или сова?
