Zwierzęta też odmierzają czas: artykuł nr 3632
2006-10-30 10:32:41 Zoologia
W organizmie zwierząt i ludzi istnieje odmierzający czas zegar biologiczny. Dzięki niemu organizm przewiduje co się może stać i adaptuje procesy fizjologiczne do zmiennych warunków otoczenia - mówi prof. Krystyna Skwarło-Sońta z Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego. Pracę "zegara centralnego" regulują czynniki zewnętrzne (głównie światło) oraz wewnętrzne (hormon melatonina). Naukowcom udało się zidentyfikować także kilka "zegarów peryferyjnych", położonych w narządach obwodowych.
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
Dzięki uprzejmości: PAP Nauka w Polsce