Трима американски учени – Джефри Хол (Jeffrey C. Hall), Майкъл Розбаш (Michael Rosbash) и Майкъл Йънг (Michael W. Young) получиха Нобеловата награда за физиология или медицина за 2017 г. Те бяха отличени за работата си по разкриването на механизмите, стоящи зад т.нар. биологичен часовник – неизменна част от клетъчното устройство на всички биосистеми, наричана още циркаден ритъм (от лат. circa – „около“ и diem – „ден“)
Още в началото на XVIII век френският геофизик и астроном Жан-Жак Дорту де Меран забелязва, че растенията му отварят и затварят цветовете си в синхрон с цикличността на денонощието. Любознателен по природа, той не оставя това наблюдение без последствия и поставя растенията на постоянна тъмнина. В резултат открива, че регулярното разгръщане и прибиране на цвета продължава дори в отсъствието на слънчева светлина. Тези елементарни наблюдения представляват първите „изследвания“ върху биологичния часовник и с тях са поставени фундаментите на науката хронобиология. Работата на множество учени след де Меран потвърждава хипотезата за програмирани дневни ритми в ред други растения и животни, но сравнително доскоро командният център и деликатните механизми на тази система остават мистерия.
Днес знаем, че циркадният ритъм е вътрешно регулирана система, присъща на всички живи същества, в това число и човешките. Той функционира независимо от наличието или липсата на външни стимули, но въпреки това е перфектно синхронизиран с въртенето на планетата и преходите между светла и тъмна част на денонощието. Виновен е за това, че будуваме денем и спим нощем (когато го правим). Дирижира енергийните и хормоналните ни равнища, редица поведения (през стимули като глад, либидо и др.), сърдечен и дихателен ритъм, телесна температура, процесите по клетъчно обновяване и какво ли още не. Неговото наличие е особено осезаемо след дълги полети, когато пресичаме няколко часови зони и се нуждаем поне от ден-два, за да се адаптираме. Усещаме го и при смяната на часовото време, за която знаем, че дори се свързва с повишена заболеваемост от инфаркт на миокарда1.
Първите експерименти на Хол и Розбаш, от една страна, и Йънг, от друга, датират от 1984 година. Учените работят към два различни университета и независимо, но едновременно успяват да изолират един от гените, участващи в управлението на циркадния ритъм. Неговото име е period. Хол и Розбаш откриват, че period кодира протеина PER, чрез който регулира денонощния ни ритъм. Активирането на гена period инициира производството на PER, който се натрупва в клетките през деня до достигането на едно пределно равнище. След това генът се изключва и протеинът започва да се разгражда през нощта до достигането на ниво, което предизвиква ново активиране на period. Това се нарича цикъл на обратна връзка и едно пълно негово завъртане отнема приблизително 24 часа.
През 1994 и 1998 година Йънг изолира два други гена, имащи отношение към биологичния часовник – timeless и double time. През идните години тримата учени работят усилено, разбулвайки още редица парченца от този сложен пъзел. Благодарение на труда им разполагаме с по-добро разбиране за молекулите, които контролират активацията на въпросните гени, за влиянието на светлината върху биоритмите, за механизмите, регулиращи точността на биологичния часовник и синхронизиращи работата му с околната среда.
Сега по-любознателните от вас гледат на изложената тук информация като на нещо тривиално, но по времето, когато тримата нобелисти правят своите фундаментални открития, малцина подозират за съществуването на циркадния ритъм, а някои учени дори го отричат. В този смисъл може да се каже, че тяхната работа е не само пионерска, но и в известен смисъл героична.
Отличените с престижната награда не са единствените воини на хронобиологичния фронт. Други учени се базират на техните открития, за да идентифицират дисфункциите в циркадния ритъм като фактор в различни метаболитни разстройства2 (в това число затлъстяване) и неврологични болести3. Все повече научни публикации разкриват, че работата на смени, която нарушава естествения ни 24-часов ритъм, може да резултира в нарушен сън4 и множество социални и здравословни проблеми5 – повече злополуки, влошено умствено и репродуктивно здраве, стомашночревни и сърдечносъдови разстройства.
В този контекст тазгодишната Нобелова награда за физиология и медицина е напълно уместна и заслужена – циркадният ритъм несъмнено е важен здравословен фактор и значима от научна гледна точка тема. Отличието е придружено от чек на стойност 9 милиона шведски крони, равностойни на 1 846 813 български лева. Сумата може да обезпечи още много изследователска работа в сферата и да избави дисциплината от донякъде бутиковия ѝ имидж.
Времето отдавна не е само физично понятие и става все по-ясно, че не можем да бъдем в час с невробиологията, метаболизма и микробиома, без да го вземаме предвид. Играта на думи е напълно преднамерена.
Източници:
- Janszky, I., Ahnve, S., Ljung, R., Mukamal, K. J., Gautam, S., Wallentin, L., & Stenestrand, U. (2012). Daylight saving time shifts and incidence of acute myocardial infarction–Swedish Register of Information and Knowledge About Swedish Heart Intensive Care Admissions (RIKS-HIA). Sleep medicine, 13(3), 237-242.
- Maury, E., Ramsey, K. M., & Bass, J. (2010). Circadian rhythms and metabolic syndrome. Circulation research, 106(3), 447-462.
- Musiek, E. S. (2015). Circadian clock disruption in neurodegenerative diseases: cause and effect?. Frontiers in pharmacology, 6.
- Boivin, D. B., & Boudreau, P. (2014). Impacts of shift work on sleep and circadian rhythms. Pathologie Biologie, 62(5), 292-301.
- Costa, G. (2010). Shift work and health: current problems and preventive actions. Safety and health at Work, 1(2), 112-123.
