18-ajame amžiuje astronomas Jean Jacques d’Ortous de Mairan, tyrinėdamas augalą mimozą (dar vadinamą jautriąja mimoza), pastebėjo, kad jos lapai prasiskleidžia dienos metu ir susiskleidžia sutemus. Jis padėjo augalą į visą parą šviesos negaunančią patalpą, tačiau augalas elgėsi taip pat. Taip buvo suprasta, kad augalai, kaip ir daugelis kitų gyvų organizmų, turi biologinį laikrodį, padedantį prisitaikyti mūsų organizmui prie kintančių aplinkos sąlygų. Tačiau ties mimoza moksliniai tyrinėjimai nesustojo..
Šių metų medicinos ir fiziologijos Nobelio premijos laureatams Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ir Michael W. Young iš vaisinių muselių pavyko išskirti laikrodinius genus PER (nuo angliško žodžio period), TIM (angl. timeless) ir DBT (angl. doubletime), sąveikaujančius tarpusavyje ir reguliuojančius tikriausiai kiekvienos mūsų kūne esančios ląstelės 24 valandų paros ritmą. Rašau “tikriausiai”, nes kol kas šiuos laikrodinius genus pavyko išskirti iš kraujo, kepenų, inkstų, žarnyno gleivinės, odos, plaukų svogūnėlių, riebalinio audinio. Taigi kiekviena žmogaus kūno ląstelė gyvena tvarkingai reguliuojamu paros ritmu, kuriam sutrikus (pvz., esant laikrodinių genų mutacijoms), gali išsibalansuoti ir tam tikrų organų veikla.
Vis dėlto mūsų cirkadinis ritmas priklauso ne tik nuo genų, bet ir nuo išorinių aplinkos sąlygų, kurios veikdamos intensyviai ir ilgą laiką gali pakoreguoti biologinio laikrodžio ritmą. Vienas svarbiausių išorės veiksnių yra šviesa.
Dirbtinės šviesos šaltinių ir elektros atsiradimas iš esmės pakeitė mūsų kasdienį gyvenimą, o taip pat ir miego bei būdravimo įpročius. Tai įrodė kelios mokslininkų grupės, tyrinėjusios darbininkus Amazonės džiunglėse Brazilijoje, medžiotojų-rinkėjų gentis Argentinoje, bendruomenes Tanzanijoje, Namibijoje ir Bolivijoje. Šių žmonių stebėjimas padėjo bent iš dalies suprasti, kaip gyveno mūsų protėviai. Jie iki šiol gyvena be elektros, daug laiko praleidžia lauke ir natūralioje šviesoje, dirba fizinius darbus, maisto prasimano medžiodami, žvejodami ar rinkdami gamtos gėrybes.
Mokslininkai jiems pateikė klausimynus apie miego, būdravimo ir kitus įpročius, uždėjo ant rankų aktyvumą bei gaunamos šviesos intensyvumą bei kiekį matuojančius aktigrafus, ištyrė hormonų melatonino ir kortizolio svyravimus. Be elektros gyvenantys tiriamieji pasižymėjo ilgesne miego trukme ir greitesne užmigimo pradžia. Kai kuriose iš šių genčių įvedus elektrą, pasikeitė ne tik jų darbo ir poilsio režimas, bet ir sutrumpėjo miego trukmė (ypač darbo dienomis) bei paros bėgyje vėliau pradėjo skirtis miegą skatinantis melatoninas. Tai padeda paaiškinti modernią visuomenę kankinantį nuolatinį miego trūkumą, bandymą jį kompensuoti savaitgalio “persimiegojimu” ir dėl to išsivystantį cirkadinio ritmo sutrikimą.
Kolorado valstijoje Amerikoje atliktas priešingas eksperimentas – bandyta išsiaiškinti, kaip šiuolaikinį žmogų paveiks aplinkos sąlygos be elektros. Tyrimo dalyviai savaitę stebėti įprastinėje savo miesto aplinkoje, atlikdami darbines, mokymosi ir kitas veiklas, miegodami ir keldamiesi jų pasirinktu režimu. Vėliau jie savaitei buvo išvesti stovyklauti į Kolorado kalnus, gyveno palapinėse, neturėjo jokių elektros prietaisų, naudojosi tik saulės ir laužo teikiama šviesa. Tokios “atostogos” persuko jų biologinius laikrodžius, kurie pradėjo veikti sinchroniškai su natūralia šviesa. Tiriamieji savaime prabusdavo su saulėtekiu ir užmigdavo su saulėlydžiu. Be to, jie užmigdavo greičiau, miegodavo ilgiau ir prabusdavo lengviau.
Taigi minėti moksliniai tyrimai parodė, jog gyvų organizmų ląstelėse esantys laikrodiniai genai nėra visagaliai. Jų veiklą keičia besikeičianti aplinka. Žinoma, nusimetę ofiso kostiumą, į džiungles ar miškus medžioti negrįšime. Vis dėlto kasdien anksčiau nueidami gulti bei išmiegodami pakankamą valandų skaičių ir tai darydami reguliariai, pagerinsime savijautą. Tada gal ir nereiks išvykti stovyklauti su palapinėmis.
Evelina Pajėdienė
Naudota literatūra:
- https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2017/press.html.
- Moreno C.R.C. et al. Sleep patterns in Amazon rubber tappers with and without electric light at home. Science Reports. 2015; 5:14074.
- Iglesia H.O. et al. Access to Electric Light Is Associated with Shorter Sleep Duration in a Traditionally Hunter-Gatherer community. Journal of biological rhythms, 2015; 342-350.
- Yetish G. et al. Natural Sleep and Its Seasonal Variations in Three Pre-industrial Societies. Current Biology, 2015; 1-7.
- Wright K.P. et al. Entrainment of the Human Circadian Clock to the Natural Light-Dark Cycle. Current Biology, 2013; 1554-1558.
Paklauskite
