9

СУТОЧНЫЕ БИОРИТМЫ

ПОДДЕРЖАНИЕ СИНХРОННОСТИ С ВРАЩЕНИЕМ ЗЕМЛИ

Каждый организм, существующий на Земле, является своеобразными часами. Все организмы – плоды эволюции, на протяжении трех миллиардов лет жизнь на Земле развивалась и приспосабливалась, непрерывно и бесконечно передавая информацию от клетки к клетке, из поколения в поколение. Все живые организмы несут в себе все изменения, накопленные в этом долгом процессе развития, поэтому мы так хорошо приспособлены к неустанному вращению на шей планеты.

Физиологическое время, так же как и местное время на вращающейся планете, имеет циклический характер. Для любых часов, внешних или внутренних, подстройка (сдвиг) на один или нескольких полных циклов не дает заметного эффекта. Однако сдвиг биологических часов на часть цикла приводит к ощутимым физиологическим последствиям, как показывает феномен перепада времени при трансмеридианных перелетах. Такое смещение внутри цикла называется сдвигом фазы, то есть положения повторяющегося процесса в его собственном цикле (например, фазы Луны).

Помимо эффекта перепада времени, открытого лишь недавно в связи с трнсмередианными перелетами, существует постоянная необходимость подстраивать фазу биологических часов из-за небольшого расхождения между собственным периодом этих часов и периодом вращения Земли. Несоответствие этих периодов на час или около того обычно для многих биологических видов, имеющих достаточно точные внутренние часы. У человека, например, период часов близок к 24 часам. Отклонение на час составляет всего 4% суток, – очевидно, это вполне допустим о. Из-за близости периода к земным суткам биологические часы этого класса были названы циркадианными (от лат. Circa – около, приблизительно и dies – день, сутки).

Час по сравнению с сутками кажется незначительным, но эффект разности периодов быстро накапливается. Но для живых организмов важна синхронность и, чтобы ее поддерживать, нужно постоянно вносить поправку. Если фазу убегающих или отстающих часов нельзя было сдвигать, то, они должны были все время двигаться (для компенсации одного часа на экваторе нужна скорость 40 миль в час). Если бы часы были абсолютно точными и фаза неуправляемой, то их владелец был бы навсегда прикован к временной зоне своего рождения. Более того, эти идеальные биологические часы должны быть невосприимчивы к любому фактору, сдвигающему фазу, например, охлаждению.

Не имея возможности подстраивать фазу своих 25-часовых внутренних часов, – а эту способность утратили отдельные, в том числе многие слепые, - их владельцы, оставаясь на месте, будут смещаться во времени и утрачивать согласованность с окружающим 24-часовым миром. Если расхождение составляет ровно час в сутки, то согласованность будет восстанавливаться периодически, каждые 24 дня. Если улучшить соответствие собственного периода часов внешнему периоду, это не снимет проблемы, а лишь удлинит процесс утраты и приобретения синхронности. Следовательно, для того чтобы поддерживать синхронность наших внутренних часов с вращением Земли требуется нечто большее, чем просто близкое соответствие двух периодов: требуется сигнал, внешний такт, который бы ежедневно подстраивал фазу наших часов к местному времени.

Сигнал времени должен быть строго связан с вращением планеты и ежедневно достаточно точно повторяться. Таким сигналом времени для большинства биологических видов является свет. Постоянное освещение с интенсивностью лунного света оказывается достаточным, чтобы остановить ход циркадианных часов у плодовой мушки и у грибов в лаборатории. У млекопитающих часы менее чувствительны, а у человека еще меньше, но и для нас лучший способ узнать время – посмотреть на свет.

10

ВРОЖДЕННЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ ЧЕЛОВЕКА

( 25 – ЧАСОВОЙ ПЕРИОД )

Что может быть привычнее смены дня и бодрствования, однообразные череды наших дней и ночей? Одновременно с вращением Земли «ткань» нашего сознания совершает обороты, от безотчетных фантазий сонного уединения до коллективных фантазий общественной жизни. Каждый, кто пытался вырваться из этого круговорота, знает, что такой порядок вовсе не навязан жестоко чередованием света и темноты, хотя и уклоняться от него долго не удается. Мерный ход геофизического маятника имеет свое подобие внутри каждого из нас и непросто в виде привычки подчиняться ритмам планеты – внутри нас идут подлинные физиологические часы, составляющие часть нашего наследственного багажа. В обычных условиях ход этих врожденных биологических часов полностью подчиняется грандиозным геофизическим часам, чей моделью они являются. Но все же внутренние часы «тикают» и оказывают свою важную роль в нашей повседневной жизни. Давайте же рассмотрим те редкие ситуации, когда удается расслышать независимое, самостоятельное биение биологических часов.

В Баварии был произведен эксперимент в условиях изоляции от времени. В самом начале месячного эксперимента, поведение испытуемого изучается при обычном 24-часовом режиме освещения: каждый раз вечер в 23 часа свет выключался, а утром в 7 включался в соответствие с распорядком, принятым «снаружи». Испытуемый не имеет возможности контролировать освещение, за исключением ночника, но настолько тусклого, что он в счет не идет. Регистрируемые показатели обнаружили ритмическое колебание с периодом 24 часа; цикл сон-бодрствование – один из многих, лишь наиболее бросающийся в глаза.

Доверим теперь контроль освещения в изолированном помещение самому испытываемому. Обычно его (или ее) ритм температуры тела и чередование сна – бодрствование в таких условиях сохраняется, но начинается запаздовать ежедневно примерно на час. Сдвиг будет 24 часа каждые 25 внешних дней, то есть каждые 24 внутренних дня. Если газета продолжает поступать к испытуемому «раз в день» - когда он спит, то примерно через 25 внешних дней настанет время, когда сегодняшняя газета придет в лабораторию раньше, чем живущему в изоляции от времени будет передана вчерашняя.

Некоторые люди в ходе экспериментов, переключаются на 25 часовой цикл, показывают удивительные результаты: человек в условиях изоляции от времени обычно уже через неделю переключаются с 25-часового периода (примерно 8часов сна и 17 часов бодрствования) на периоды вдвое корче, либо, вдвое длиннее. Водном из первых экспериментов средняя продолжительность ночного сна без пробуждения составляла 19 часов. Подобная картина встревожила исследователей: столь долгий сон у здорового человека представлялся ненормальным. Но испытуемые сочли такие марафонские дистанции сна и бодрствования вполне удобными и даже не замечали, что сон порой длится всего 4 часа, а иной рас и 18 часов, а рабочий день мог продолжаться 30 часов без перерыва. Вовремя замысловатых сочетаний, интервалов активности-покоя ритм температуры тела строго выдерживает 25-часовой период. Юрген Ашофф директор Института физеалогие поведения имени Макса Планка в Андексе первым описал этот внутренний температурный ритм, тем самым доказав строгую регулярность циркадианных биологических часов у человека даже в условиях, когда иные проявления жизнедеятельности этим часам не подчиняются. Ашофф обнаружил, что на протяжении особенно длинных циклов активности-покоя температура тела может подниматься и спадать дважды. При таких примерно 50-часовых «сутков» испытуемый по – прежнему к каждому завтраку получает очередную газету, сохраняет трех разовый режим питания (правда, за каждый раз съедает немного больше обычного, но все же постепенно несколько теряет в весе) и не замечает ничего особенного. Трудно описать удивление и недоверие испытуемого, когда после двух или трех недель изоляции, к нему входит исследователь и возвещает окончание условно месячного эксперимента. Убедить испытуемого может лишь пачка уже полученных (будущих) газет.