Nobilitet

За что награждали нобелевских лауреатов в 2017 году. Физиология и медицина

12 декабря 2017 | 13:00

«Нобелевская премия — как Евровидение. Проходит год, и все забывают, кто и почему победил», — говорит биолог Ольга Маслова, соорганизатор и спикер научно-популярной конференции Nobilitet.

Realist с аналогией согласился, но категорически отказался мириться с таким положением дел. Мы посетили цикл лекций, узнали, что о нобелевских лауреатах 2017 года говорят украинские ученые, и записали главные тезисы.

Циркадные ритмы — циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи.

Во времена, когда о людях еще не было и речи, первые живые существа на Земле уже зависели от суточной ритмики. Несмотря на примитивное строение, цианобактерии начали делиться ночью, когда нет ультрафиолетового излучения и снижен риск повреждения ДНК. По законам эволюции, эти полезные «умения» передавались дальше. Так, клетки кожи до сих пор активнее пролиферируют (делятся) ночью.

Биологические часы существуют в каждой клетке, потому наш организм отслеживает время лучше, чем может показаться. Нобелевские лауреаты Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг занимались этой темой еще в 70-х годах ХХ века: ученые понимали, что «часы» существуют, должны как-то функционировать, но механика явления внутри клеток оставалась загадкой.

Сначала все исследования проводили на дрозофилах — плодовых мушках, чрезвычайно удобных для изучения. В отличие от человека, у них за циркадные ритмы отвечает всего 75 клеток, но они помогли понять, как эта внутренняя машинерия работает у людей.

Исследования дрозофил помогли открыть механизмы работы циркадных часов / Источник: Wikipedia
Исследования дрозофил помогли открыть механизмы работы циркадных часов / Источник: Wikipedia

Вскоре стало известно о существовании циркадных генов, которые поддерживают суточные ритмы (Per, Clock, Cry и др.), а также о том, что несколько белков, выходя в цитоплазму, что-то делают весь день, а вечером исчезают. Нобелевские лауреаты показали, что все эти гены и белки работают в сложной оркестровке, и это происходит даже без привязки к организму. Если клетку вынуть и положить в пробирку с жидкостью, в ней все равно будет работать схема с приблизительно суточной ритмикой.

Такая сложная многокомпонентная система не могла быть отделенной от функционирования всего организма. Дальнейшие исследования показали, что циркадные ритмы касаются не только сна и пробуждения. Они влияют на метаболизм, гормональную активность, работоспособность, склонность к быстрому старению и другие важные процессы.

Как использовать знания о циркадных ритмах

На Земле сутки длятся 24 часа, и те процессы, которые в нас происходят, эволюционно зависят от дня и ночи. Определять время суток нам помогают глаза, в сетчатке которых, кроме колбочек и палочек, есть особые клетки, которые содержат меланопсин.

Меланопсин — фотопигмент, участвующий в регуляции циркадных ритмов.

Такие клетки не воспринимают цвет или форму предметов, но заточены под восприятие света. Они делают это даже с закрытыми глазами, потому для мозга связь с миром не прерывается даже тогда, когда мы засыпаем.

Информацию об освещенности окружающего пространства интерпретирует маленькая точка — супрахиазматическое ядро, которое находится в гипоталамусе. Ядро синхронизирует между собой все клетки организма.

При этом клетки должны быть также синхронизированы с внешним миром, иначе у человека развивается джетлаг — явление несовпадения ритма человека с дневным ритмом. Его может вызвать ночная работа, переход на летнее время или быстрая смена часовых поясов при перелете на самолете.

Понимание циркадных ритмов и биологических процессов, которые они регулируют, поможет избежать бессонницы, снижения работоспособности и нарушений, связанных со сбоем биологических часов. О том, как жить с ними в гармонии, читайте в материале о хронотипах — типичном для человека характере суточной активности.