Наша жизнь управляется временем; мы используем время, чтобы рассказать нам, что делать. Но будильник, который будит нас утром или наручные часы, который говорит нам, что мы опаздываем на ужин, - это неестественные часы. Наша биология отвечает на гораздо более древний ритм, который, вероятно, начал клевать в начале эволюции всей жизни.

Вложенные в гены нас и почти всю жизнь на земле - это инструкции для биологические часы что отмечает прохождение около 24 часов. Биологические часы или «циркадные часы» помогают справляться с нашими характеристиками сна, бодростью, настроением, физической силой, кровяным давлением и т. Д.

В нормальных условиях мы испытываем 24-часовой образец света и темноты, и наши циркадные часы используют этот сигнал для согласования биологического времени с днем ​​и ночью. Затем часы используются для прогнозирования различных требований 24-часового дня и тонкой настройки физиологии и поведения до изменения условий. Падение температуры тела, снижение артериального давления, снижение познавательной способности и повышение усталости в ожидании ложиться спать. Пока перед рассветом, метаболизм ориентирован в ожидании повышенной активности, когда мы просыпаемся.

Циркадные часы также останавливают все происходящее одновременно, гарантируя, что биологические процессы происходят в соответствующей последовательности. Чтобы ячейки работали правильно, им нужны нужные материалы в нужном месте в нужное время.

Тысячи генов должны быть включены и выключены по порядку и в гармонии. Белки, ферменты, жиры, углеводы, гормоны, нуклеиновые кислоты и другие соединения должны абсорбироваться, разрушаться, метаболизироваться и вырабатываться в точном временном окне. Энергия должна быть получена, а затем распределена на рост, размножение, обмен веществ, локомоцию и ремонт клеток.

Все эти процессы и многие другие принимают энергию, и все они должны быть приурочены к правильному времени дня. Без часов наша биология будет в хаосе.

Ассоциация новаторские исследования Джеффри Холла, Майкла Росбаша и Майкла Янга - присудили 2017 Нобелевская премия по физиологии и медицине ранее на этой неделе - обеспечили наше первое ясное понимание того, как биологические часы тикают в любом организме; в этом случае - плодовая муха.

Как работают часы

В основе часов лежит «цикл обратной связи», который состоит из следующей последовательности событий. Гены часов производят сообщения, которые переводятся в белки. Затем белки взаимодействуют с образованием комплексов и переходят из цитоплазмы клетки в ядро, а затем ингибируют их собственные гены. Затем эти ингибирующие тактильные белковые комплексы разрушаются, а гены-часы снова становятся свободными, чтобы получать больше сообщений и свежий белок, - и цикл продолжается изо дня в день.

Этот контур обратной связи генерирует около 24-часовой ритм продуцирования и деградации белка, который стимулирует внутренний биологический день.

Основываясь на результатах Холла, Росбаша и Янга в плодовой мухе, очень похожие часы-гены были обнаружены в мышей, людей и многие другие животные. Таким образом, биологические часы, которые «тикают» в нас, в целом похожи на часы, обнаруженные у насекомых, червей, рыб и птиц.

Теперь мы знаем, что утренние и вечерние предпочтения людей, которые описывают себя как «жаворонки» или «совы», также, по-видимому, связаны с небольшие изменения в некоторых из этих тактовых генов которые ускоряют или замедляют наши циркадные ритмы.

Не беспокоить

Понимание того, как работают циркадные часы, и центральная роль, которую они играют в нашей биологии, привела к успехам во многих областях, не в последнюю очередь признанию того, что при нарушении суточных ритмов наше общее здоровье и благополучие могут серьезно пострадать.

Работники смены стараются спать днем, но сон обычно короче и имеет более низкое качество, чем когда сон происходит ночью, потому что, несмотря на отчаянную усталость, циркадная система инструктирует тело, что он должен бодрствовать. Затем они работают ночью в то время, когда циркадная система подготовила тело к сна, а настороженность и производительность низки. По сути, они работают, когда они сонные и сон, когда они не являются.

Кратковременное нарушение циркадного ритма может оказать большое негативное влияние на Память, решение проблем, эмоциональные реакции и внимание, Было показано, что годы ночной смены повышают риск болезнь сердца, инфекция, Онкология, диабет типа 2 и ожирение, Поэтому мы игнорируем наши циркадные ритмы в нашей опасности.

Нарушение циркадного ритма также является особенностью, разделяемой одними из самых сложных болезней нашего времени. Страдающие психическими заболеваниями, такими как шизофрения, биполярное расстройство и депрессии; неврологические условия, такие как Альцгеймера, ход и рассеянный склероз; нарушения развития, такие как аутизм; и серьезные нарушения зрения (включая развитие катаракты) все проявляют нарушение циркадного ритма.

Будущее исследований циркадных ритмов заключается в том, чтобы понять, как происходит это нарушение, и, основываясь на этих знаниях, разрабатывать новые препараты и методы лечения, которые помогут нам регулировать внутреннее время в спектре здоровья. Мы действительно живем в захватывающие времена.

Об авторе

Рассел Фостер, профессор циркадной нейронауки, Оксфордский университет

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Похожие книги:

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon