«Внутренний циферблат»: как нобелевские лауреаты смогли объяснить деление людей на «сов» и «жаворонков»

Все началось с мушки

Существование «биологических часов» подтвердили американские ученые — профессор Джеффи Холл из Нью-Йорка, Майкл Розбаш из Канзас-сити и Майкл Янг из Майями. У человека, как и любых других живых существ, есть определенные ритмы. Они работают вне зависимости от времени суток — дня или ночи. Ученые выяснили, что за это отвечают определенные гены.

Сначала их нашли у плодовой мушки — дрозофилы, над которой провели эксперимент еще в 1990 году. В разное время дня ген period отвечал за выработку белка, который колеблется в зависимости от времени суток. Даже в полной темноте он сохранял свой ритм.

Тогда исследователи решили мутировать этот ген и получили два новых. Первый из них увеличивал концентрацию белка, а второй, наоборот, сокращал. «Биологические часы» мушки тоже начали меняться — спешить или отставать. Кроме того, эти колебания сказывались и на активности насекомого.

Внутренний «циферблат»

После долгих экспериментов, ученые начали изучать соответствующий ген у человека. Им удалось выяснить, с чем связано деление на так называемых «сов» и «жаворонков». У последних присутствует мутация в гене hPer2. У любителей бодрствовать по ночам нашли изменившийся hPer3.

Людьми, привыкшим засыпать и просыпаться в определенное время, «управляют» солнечные лучи. Благодаря им в мозге человека запускаются центральные часы, которые состоят из двух элементов — эпифиза и супрахиазматических ядер гипоталамуса. Вторые и отвечают за уровень активности, который сказывается на внутриклеточных часах. Они, в свою очередь, могут стабильно работать даже в полной темноте. Иногда такая автономность сохраняется в течение нескольких недель.

Циферблат внутриклеточных часов можно условно разбить на «день» и «ночь». За перемещение стрелок отвечают белки-активаторы BMal1 и Clock, которые работают вместе со специальным участком ДНК — E-box.

Проснуться утром человеку помогают гены per и cry — к полудню они вырабатывают максимальное количество соответствующих белков. Ночью активность блокируются белками BMal1, что позволяет человеку уснуть.

Доказать существование суточных ритмов пытаются на протяжении многих лет. Некоторые даже закрывались в бункерах и пещерах, чтобы не получать информации о времени. Там суточные ритмы хоть и растягивались на несколько часов, но все равно работали в стандартном режиме.

В 1729 году похожий эксперимент провели на гелиотропе — цветок поместили в темную комнату. После нескольких суток исследования, выяснилось что его листья поднимаются и опускаются без изменений.