(Zakład
Cytologii i Histologii Instytutu Zoologii UJ)
Człowiek,
podobnie jak inne organizmy żyjące na Ziemi, poddawany jest zmianom wynikającym
z ruchu obrotowego Ziemi – zmiany dnia i nocy, i obiegu Ziemi wokół Słońca –
zmiany pór roku. Zmiany te synchronizują nasze życie wyznaczając mi. in.
naturalny okres spoczynku i aktywności, a także wpływając na większość procesów
życiowych. Rytm snu i czuwania jest najbardziej widocznym przykładem procesu
zsynchronizowanego z dobowymi zmianami dnia i nocy, i odbywa się w tzw. rytmie
dobowym. Badania tego rytmu u człowieka i zwierząt wykazały, że rytm snu i
czuwania utrzymuje się nawet, gdy nie znamy godziny doby i nie mamy kontaktu z
czynnikami wskazującymi porę dnia, a więc w tzw. stałych warunkach środowiska.
Fakt ten doprowadził chronobiologów do odkrycia wewnętrznego zegara, zwanego
ogólnie zegarem biologicznym w organizmie ludzi i zwierząt, a także u roślin, a
nawet u prostych organizmów jednokomórkowych jak sinice. Ten wewnętrzny zegar
nie jest jednak bardzo precyzyjny i generuje rytmy o okresie nieco dłuższym lub
nieco krótszym od 24 godz., czyli tzw. rytmy okołodobowe. Dopiero możliwość
odbierania przez ten zegar informacji o porze doby, głównie poprzez rejestrację
zmian natężenia światła w środowisku, synchronizuje wewnętrzny (endogenny)
zegar biologiczny - “ustawia jego wskazówki”. Główną funkcją tego endogennego
zegara jest przewidywanie zmian zachodzących cyklicznie w środowisku
zewnętrznym i stopniowe przygotowywanie organizmu do mającego nastąpić okresu
aktywności albo spoczynku. Ponadto, zegar biologiczny zapewnia wzajemną
synchronizację wielu rytmicznych procesów fizjologicznych, biochemicznych itp.
zachodzących w organizmie. Zarówno u człowieka jak i u zwierząt nadrzędny zegar
biologiczny zlokalizowany jest w mózgu, a cechy zegara wyznaczane są genetycznie.
Badanie ostatnich lat wykazały, że geny odpowiedzialne za funkcjonowanie zegara
biologicznego u różnych zwierząt i u człowieka wykazują duże podobieństwo i
kodują podobne białka.
Życie
współczesnego człowieka znacznie różni się od życia naszych przodków i od
warunków naturalnych w jakich żyją zwierzęta. Jak więc funkcjonuje zegar
biologiczny u współczesnego człowieka, czy uniezależniliśmy się od chodu
wewnętrznego zegara? Najnowsze badania wykazują, że zaburzenia związane z
funkcjonowanie zegara biologicznego mogą być związane występowaniem w coraz
większym zakresie w współczesnym społeczeństwie chorób psychicznych, depresji.
Do leczenia niektórych z tych schorzeń, np. depresji sezonowej, stosuje się
terapię świetlną – silne światło działające synchronizująco na zegar
biologiczny. Zaburzenia zegara biologicznego pojawiają się także u zdrowych
ludzi w wyniku szybkich zmian stref czasowych przy podróżowaniu samolotem (tzw.
jet lag) oraz pracy zmianowej, co objawia się złym samopoczuciem i może
prowadzić do rozwoju chorób, zwłaszcza naczyniowo-sercowych.