Загадка биологических часов

Феноменжизни - это процесс саморегулирования и самоорганизации очень сложных систем,элементы которых не только взаимодействуют друг с другом, но они работают всинхронном порядке. Если выразиться метафорически – все в организме происходит«по часам», которые регулируются некими «главными часами». Время – хозяинжизни, ведь каждая жизнь имеет свое начало и конец, свои временные рамки.

Человечеству издавна было известно о существовании таких внутренних и внешнихтаймеров, а в их синхронизации усматривалось проявление воздействиясверхъестественных сил. Суточный цикл изменения естественного освещения (день иночь) совпадают с ритмом бодрствования и сна, цикл фаз Луны и появлениеопределенных созвездий на звездном небе отражают определенные изменения ввегетации растений и поведении животных. Поиск скрытых связей между этимиявлениями был предметом исследований мудрецов и ученых на протяжениитысячелетий. К сожалению, чаще всего их изыскания сходили на путь мистики ипсевдонаучных спекуляций.

И лишь в наше время, а именно в последней четверти века, наука систематически итщательно занялась изучением тайн механизма биологических часов и их связи сгеофизическими и космическими часами. Это отобразилось в появлении новойдисциплины, называемой хронобиологией. Однако структура подобных механизмов ивзаимодействия, которые обнаруживаются в результате исследований, очень сложныи трудно распознаваемы.
Но это не значит, что ученые владеют лишь гипотезами. Рост материала,собранного путем наблюдений и в результате экспериментов позволяют не толькопроверить некоторые гипотезы, но также и сделать некоторые общие выводыотносительно регулярности физиологических процессов и биохимических изменений ивоздействии на них различных физических факторов.

Каждое ритмическое явление, т. е. состоящее из периодически повторяющихсяциклов изменения, может рассматриваться как процесс относительно регулярныхколебаний, отличающиеся - как и любое волновое движение - частотой, амплитудойи фазой. Конечно, математическое описание явлений, носящих ритмическийхарактер, особенно биологических ритмов, это сознательно упрощенная картина действительности.Природа слишком сложна, чтобы изучить все сразу. Трудности увеличиваются из-забольшого количества нарушающих факторов, взаимного накладывания различныхритмов, а также ограниченной точности измерений. Нередко бывает так, что лишькомпьютерный анализ позволяет обнаружить искомые закономерности.

Диапазон частот ритмических явлений, наблюдаемых в природе, огромен. Годовыециклы сезонных изменений связаны с вращением Земли вокруг Солнца и различнойинсоляцией северного и южного полушарий, циклы продолжительностью примерно вмесяц связанны с изменением взаимного расположения Солнца, Луны и Земли иизменением действия гравитационных сил. Суточные циклы проявляются в регулярномизменении биологической активности организма, температуры, кровяного давлениясекреции определенных гормонов. Аналогичные частоты физиологического икосмического ритмов не является простым совпадением. Исследования суточныхритмов показали, что биологические часы не в полной мере регулируются«космическими». В специальных изолированных подземных пещерах и бункерах, атакже в арктических базах продолжительность дня, измеряемая цикломсон-бодрствование и интенсивностью метаболических процессов, не являетсяодинаковой для всех, если она зависит только от внутренних часов. Физиологическиесутки ближе к 25, чем к 24 часам, а у некоторых людей могут даже превышать 40часов. Ритм, продиктованный необходимостью сна, существенно отличающимся отсолнечного, и то, что люди чувствуют себя сонными в определенное время являетсярезультатом адаптации внутренних часов к космическим.

Наиболее значимым стало открытие того, что биологические часы расположены вкаждой клетке, что деятельность практически всех внутриклеточных структур, фазыинтенсивности и торможения метаболических процессов происходят в суточном ритмеи что биохимический механизм этих часов заключается в циклических изменениях вактивации и ингибировании синтеза РНК и белка. Этот синтез, вероятно,контролируется системой генов, в которых закодировано время полного цикла 24часов. Конечно, это не одни часы, а много часов контролирующих ритмы различныхвнутриклеточных процессов. Ведь каждая клетка - это целый комбинат переработки,где проходят различные весьма сложные энергетические и информационные процессы.