Біоритми життя...

Реалізація генетичної програми

Біоритми допомагають жи­вим істотам найбільш ефективно реалізовувати свою генетичну програму: шукати їжу у відповід­них умовах, вчасно відновлювати сили, готуватись до змін погоди. Життя пронизане біоритмами: як короткоперіодичними (ультра­діанними) — серед них дихання і серцебиття, — так і довгоперіо­дичними (інфрадіанними), відпо­відальними за зимову сплячку у тварин, міграцію птахів і менстру­альні цикли у жінок. Циркадіанні ритми приурочені до обертання Землі, зміни світлого і темного часу доби і впливають на багато аспектів нашого життя. Ми лягає­мо і встаємо в один і той же час, наша пам’ять може працювати краще в певні години, в якийсь час доби ми легше справляємось з фізичним навантаженням. Напри­клад, наш рівень уваги досягає своєї нижчої точки рано-вранці. Не випадково о 4-й годині ранку спостерігається непропорційно багато ДТП, навіть з урахуванням втоми водіїв і інтенсивності трафі­ку. Тому засиджуватись до ранку абсолютно неефективно, навіть якщо робота дуже важлива і тер­мінова.

Внутрішній годинник

Навіть в одноклітинних і бак­терій є внутрішній годинник. Пе­ріод циркадних ритмів зазвичай близький до 24 години. Організм здатний отримувати інформацію про зміну дня і ночі навіть за від­сутності зовнішніх стимулів і під­лаштовуватись під неї. Хронобіологія — дисципліна, що вивчає біологічні ритми, — зародилась за­вдяки спостереженням за життям рослин. У 1729 році французький біолог Жан-Жак де Меран за­уважив, що рослина-геліотроп Mimosa pudica закриває листя в темний час доби і відкриває вран­ці, навіть перебуваючи в темному підвалі і не отримуючи інформації про освітлення. Водночас орга­нізму необхідно отримувати ін­формацію ззовні, щоб внутрішній годинник збігався з умовами на­вколишнього середовища. Живі істоти реагують на різні параме­три: людина чутлива до кількості світла, тоді як рептилії орієнту­ються на зміну температури. Цир­кадіанні ритми можуть використо­вуватись для налаштування інших біоритмів. За щоденними змінами в кількості темряви і світла орга­нізм може дуже точно визначити пору року. Частина тварин ви­користовує ці дані як сигнал до підготовки до зимової сплячки, а частина — як сигнал до спарову­вання, щоб дитинча народилось в більш теплу пору року і йому не бракувало їжі.

Незрячі люди отримують інформацію про зміну часу доби

Механізм управління біорит­мами є в кожній клітині, проте всі вони підкоряються супрахіазма­тичному ядру. Ця частина мозку знаходиться в ділянці гіпотала­муса і контролює ритм роботи всього організму. Вона отримує інформацію про рівень світла і від­повідно до неї перебудовує робо­ту своїх нейронів. Деякі нейрони ядра активні вдень, деякі — вночі, і залежно від цього вони направ­ляють сигнали до центрів сну або неспання, які, своєю чергою, від­правляють сигнали до решти ор­ганізму. Неузгодженість внутріш­нього ритму з ритмом, заданим світловим режимом, називається джетлаг. Якщо ми різко змінюємо часовий пояс при перельоті на ве­лику відстань (наприклад, прилі­таємо вдень, тоді як у нашому міс­ті ніч), ми відчуваємо дискомфорт, оскільки наш організм налашто­ваний на сон, а світлові умови не збігаються з його параметрами.

Незряча людина з точки зору біологічного годинника може фік­сувати зміну часу доби. Людське око містить спеціальний набір чутливих до світла клітин, які на­зивають фоточутливими гангліо­нарними клітинами сітківки. Було виявлено, що у незрячих людей і тих, у кого через генетичну хворо­бу пошкоджені світлочутливі кол­бочки і палички, ці клітини можуть працювати нормально.

Хронотип людини

Існує кілька «годинникових» ге­нів, які відповідають за вироблен­ня певних білків. Зміни концентра­цій цих білків визначають заряд клітинних мембран, що дозволяє нейронам супрахіазматичних ядер гіпоталамуса створювати елек­тричні імпульси через певні про­міжки і в результаті синхронізувати функції організму з часом доби. Завдяки строго циклічним коли­ванням біосинтезу білків PER1, PER2, PER3, CLOCK і BMAL1 наш годинник має високу точність.

Хронотип людини, тобто «сова» вона чи «жайворонок», залежить від генів на 54%. Це не озна­чає, що існує ген, завдяки якому вона обов’язково буде совою чи жайворонком. Просто існує пев­на комбінація генів, яка частіше зустрічається в одних і рідше в інших. Ще одним важливим фак­тором є соціальний, тобто прийнятий у суспільстві, розпорядок дня. Те, о котрій людині доводить­ся вставати на роботу або навчан­ня і лягати спати, визначає 43% ймовірності того, що вона вчасно лягатиме і вставатиме. Решта 3% припадають на вік: в юності мож­на бути «совою», а після двадцяти років почати поступово перетво­рюватись на «жайворонка».

Спите ви чи не спите…

На людський сон впливають два фактори: сонячне світло і ви­роблення гормону мелатоніну в епіфізі. Чим вища інтенсивність сонячного світла, тим активніший наш внутрішній годинник. Якщо людині важко прокидатись вран­ці, їй рекомендується якомога більше часу проводити на сон­ці. Навіть у похмурий день світло пробивається через хмари, і цієї кількості достатньо, щоб впли­вати на центри сну і неспання. Будь-яке яскраве джерело світла впливає на наш внутрішній го­динник: увімкнення лампи вночі, сидіння за комп’ютером перед сном пригнічують секрецію ме­латоніну. Використання ґаджетів перед сном знижує вироблення мелатоніну на 20%, тому якщо у людини є проблеми із засинан­ням, їй не варто проводити багато часу біля блакитного екрана. На­віть світло вуличного ліхтаря, що пробивається через штори, може негативно впливати на здоров’я. Тому в спальні краще вішати щіль­ні штори або жалюзі.

З іншого боку, регулювати сон можна саме за допомогою мела­тоніну. У дорослої здорової лю­дини він виробляється о 21−22-й годині, сигналізуючи, що настає темний час доби. Тоді мозок пе­ремикається на нічний режим, уповільнюючи роботу всього ор­ганізму. З віком кількість мелато­ніну падає. Це пов’язано з віко­вою дегенерацією шишкоподібної залози, яка втрачає здатність ви­робляти цей гормон. Щоб відно­вити цикли сну і неспання, літнім людям доводиться приймати ме­латонін ззовні.

Крім того, на цикли сну і не­спання впливають заняття спор­том: якщо зробити зарядку пізно ввечері, період сну і неспання зміщується вперед, тобто людина засинає і прокидається пізніше. Якщо ж зробити зарядку за дві години до сну, перед тим як по­чнеться вечірнє вироблення ме­латоніну, цикл зрушиться на більш ранній час, і буде набагато легше заснути.