Zegar biologiczny

W naszym organizmie znajduje się nie jeden, ale mnóstwo zegarów biologicznych, które wyznaczają rytm snu i czuwania. Odkryto je w płucach, mięśniach, a nawet w tkance kostnej. Dla człowieka, podobnie jak dla większości ssaków, okres największej aktywności przypada na dzień. Noc jest dla ludzi naturalną porą snu. Mózg wypoczywa wówczas od niektórych zadań, a większość procesów życiowych zwalnia.

Ten rytm przemian psychicznych i fizycznych trwa nawet wtedy, gdy rytm dnia i nocy znika. Naukowcy wyciągnęli z tego wniosek, że zegar biologiczny w naszym ciele pracuje niezależnie od tego, co dzieje się wokół. Długość tego wewnętrznego rytmu próbowano określić podczas słynnego eksperymentu jaskiniowego. Francuz Michel Siffre spędził sześć miesięcy w jaskini, przebywając w całkowitej ciemności i ciszy. Panowała tam stała temperatura. Nie docierały do niego żadne informacje z zewnątrz, nie miał zegarka, nie wiedział, czy jest noc, czy dzień. Dziesiątego dnia organizm grotołaza przestawił się na 26-godzinny rytm snu i aktywności, a potem stopniowo się wydłużał. Po sześciu miesiącach Francuz budził się, jadł, pracował i zasypiał w cyklu trwającym 28 godzin.

Za rytmiczne wahania aktywności organizmu odpowiedzialne są niewielkie zgrupowania neuronów zwane jądrami nad skrzyżowaniem (SCN). Każde z dwóch jąder liczy po kilka tysięcy komórek nerwowych. Neurony SCN trzymały się własnego rytmu nawet wtedy, gdy usunięto je z organizmu. To one są naszym zegarem biologicznym.

Ten zegar może ulec rozregulowaniu pod wpływem czynników zewnętrznych. Stąd bierze się zmęczenie pasażerów odbywających długodystansowe loty samolotowe, podczas których w krótkim czasie przekracza się wiele stref czasowych. Wewnętrzny zegar biologiczny wydaje ciału polecenie "śpij", podczas gdy trwający za oknem dzień nakazuje nam aktywność. Mogą się wtedy pojawić bóle głowy, chwilowe zaniki pamięci, kłopoty z trawieniem oraz spadek odporności na infekcje zakaźne. Podobne zaburzenia w funkcjonowaniu organizmu obserwuje się u ludzi pracujących w systemie zmianowym.

Jak bardzo jesteśmy przywiązani do naszych wewnętrznych rytmów, dowodzą kolejne badania. Pokazały one, że niezależnie od głównego zegara biologicznego umiejscowionego w mózgu również poszczególne tkanki i narządy mają własne zegary. Regulują one pory relaksu, dzięki którym nasze organy mogą później znosić duże obciążenia. Okresy odpoczynku są wykorzystywane na regenerację sił nadwątlonych podczas pracy. Michael Menaker z Uniwersytetu Stanowego Wirginii (USA) badał rytmiczne zmiany aktywności poszczególnych organów u myszy, którym usuwał zegary wewnętrzne. - Główny zegar znajdujący się w mózgu pracował jeszcze przez około miesiąc od momentu wyjęcia go z organizmu. Zegary w tkankach rozregulowały się już po paru dniach. Wynika z tego, że mogą sprawnie funkcjonować tylko, gdy są stymulowane przez mózg. To system nerwowy decyduje o tym, kiedy płuca, serce czy żołądek mogą sobie odpocząć, a kiedy muszą być gotowe do podjęcia intensywnego wysiłku - mówi Menaker.