Биоритмы живых организмов

               

                Биоритмы и биологические часы живых организмов


Нобелевская премия 2017 г. по медицине присуждена американцам Джеффри Холлу, Майклу Росбашу из Брандейского университета в Массачусетсе, и Майклу Янгуиз Нью-йоркского Университета Рокфеллера.

Они награждены за открытие молекулярных механизмов, контролирующих суточные биоритмы организмов.

Их открытия объясняют, как растения, животные и человек приспосабливают свои биоритмы к движению Земли.

Исследователи независимо друг от друга, проводя эксперименты на плодовой мушке дрозофилы (Drosophila) выделили ген, который контролирует нормальные биоритмы организма и определяет работу «биологических часов» животного.

Они выяснили, что этот ген контролирует белок, который накапливается в клетках за ночь и расходуется в течение активной части суток.

Затем они описали механизм, который регулирует этот процесс внутри клетки.
Ученые полагают, что биологические часы работают по такому же принципу и в более сложных биологических системах, в том числе и в человеческом организме.
                Биоритмы


Современной науке известно более 300 биоритмов, которым подчиняется человеческий организм. Существуют биоритмы суточные, месячные, сезонные, годовые.

Все они характеризуются чередованием функциональной активности и отдыха органов и систем, что обеспечивает полноценное восстановление физиологических резервов организма.

Особое место в этой иерархии занимают циркадные (суточные) ритмы, связанные с циклической сменой дня и ночи, т.е. с вращением Земли вокруг своей оси.

По подсчетам ученых, около 500 процессов в человеческом организме происходит в суточном режиме.

В суточном ритме колеблются все физиологические показатели организма, начиная с температуры тела и заканчивая количеством кровяных телец.

В течение дня меняются концентрация и активность многих веществ в различных тканях, органах и жидкостных средах. Циркадным ритмам подчинены:

• интенсивность обменных процессов;
• энергетическое обеспечение клеток;
• чувствительность к воздействию факторов внешней среды;
• переносимость физических нагрузок.

В дневное время в нашем организме преобладают обменные процессы, направленные на извлечение энергии из накопленных питательных веществ.

Ночью – восполняется потраченный за день запас энергии, активизируются процессы регенерации, происходит восстановление тканей и «починка» внутренних органов.

Центр управления циркадными ритмами находится в головном мозге. Точнее, в супрахиазмальном ядре гипоталамуса, в клетках которого работают часовые гены.

Супрахиазмальное ядро получает световую информацию от фоторецепторов сетчатки глаза, а затем посылает сигналы в центры мозга, ответственные за циклическую выработку гормонов – регуляторов суточной активности организма.

Таким образом, гипоталамус является генератором биологических ритмов организма, играющий ведущую роль в регуляции деятельности желез внутренней секреции.

Изменение длительности светового дня влияет на активность «центра управления» и приводит к «циркадным стрессам», которые могут стать толчком к развитию многих заболеваний и ускорить процесс старения.

Согласно гипотезе «гипоталамических часов» старость рассматривается как нарушение внутренней среды организма, связанное с нарастанием активности гипоталамуса.


                Биологические часы

Существуют ли в человеческом организме биологические часы, отсчитывающие срок жизни и запускающие процессы старения в разных органах в разное время? Где они находятся, как действуют и можно ли их повернуть вспять?

По мнению ученых, биологические часы - механизм чрезвычайно сложный и постоянно находящийся в динамическом процессе настройки под влиянием чередование времени света и темноты, а также под различные датчики времени в зависимости от образа жизни.

Исследования, связанные с одной из теорий старения – теории предельного деления клеток, о которой мы подробнее расскажем в следующем разделе, привели к гипотезе о существовании «клеточных часов», которые отмеряют время жизни отдельной клетки и соответственно тканей и органов, где они расположены и человеческого организма в целом.

Согласно этой гипотезе, можно предположить, что часы, отсчитывающие время нашей жизни, заключены в каждой клетке организма.

Если принять эту версию, то получается, что почти все клетки человеческого организма имеют собственный «счетчик времени», отмеряющий продолжительность жизни.

Исключение составляют опухолевые, раковые клетки, которые способны «обнулять» работу клеточных часов, что позволяет им делиться бесконечное количество раз.

Согласно другой научной гипотезе, в организме должны быть «большие биологические часы», которые отсчитают отпущенное ему время жизни от рождения до смерти.

Вероятно, именно эти часы в определенный момент запускают деструктивные процессы в организме, которые принято называть старением.

Можно предположить, что «большие биологические часы» в организме являются частью единой временной системы, в которую входят часы головного мозга, часы отдельных органов и систем и клеточные часы.

Главным в этой системе может быть эпифиз, небольшая железа (шишковидное тело), расположенная в центре головного мозга. Основной функцией эпифиза является регуляция эндокринной системы и выработка гормонов.

Считается, что именно эпифиз способен улавливать колебания электромагнитного фона Земли, изменения временных и сезонных ритмов.

Каждую секунду, принимая, словно антенна, электромагнитные импульсы, он транслирует их генетическому аппарату, отсчитывая пройденное время.

Далее эпифизу подчиняется центральная нервная система, по которой настраиваются «часы» всех систем и органов. Возможно на эту же временную волну настраиваются и клеточные часы.

Таким образом, функционирует единая временная система человеческого организма.
Но это пока всего лишь версии гипотезы, которые требуют дополнительных исследований и убедительных весомых доказательств.