Почему люди разные. Научный взгляд на человеческую индивидуальность

В последнее время высокопоставленные чиновники и руководители компаний любят хвастаться, что им нужно всего несколько часов сна. Президент Дональд Трамп, премьер-министр Маргарет Тэтчер, основатель “Теслы” Илон Маск и модельер Том Форд – все утверждали, что спят всего четыре часа в день или меньше. Возможно, это и правда, но, если так, они – исключения. Рис. 14 показывает, что индивидуальное время сна колеблется в широких пределах, но в среднем составляет восемь с половиной часов. Лишь небольшой процент взрослых в США спит четыре часа и менее. Любопытно, что между хронотипом и длительностью сна не наблюдается значительной корреляции. Жаворонку, равно как и сове, может понадобиться длительный сон. Отсутствие корреляции предполагает, что хронотип и длительность сна, скорее всего, контролируются разными участками мозга.

■ ■ ■

Это касается не только людей. Биологические ритмы животных, бактерий и грибов соотносятся с солнечными циклами дня и ночи. Даже растения часто распускают и закрывают цветы в определенное время дня. Солнце обеспечивает растения энергией для фотосинтеза, теплом и светом, который позволяет ими любоваться, но фотоны повреждают ДНК. Поскольку во время деления клеток ДНК особенно чувствительна к повреждениям солнечным светом, этот процесс обычно происходит ночью. У людей солнечным циклом определяются не только часы бодрствования и сна, но и температура тела, питание, пищеварение, способность сосредоточиться, секреция гормонов, рост, эмоциональное состояние и многие другие функции (рис. 15). Солнечный цикл влияет даже на наши самые интимные чувства: наиболее популярное время для секса, по данным исследований, – это 10 часов вечера[347].

Используется ли для циклов дневной активности организма 24-часовая шкала, или на эти поведенческие и физиологические ритмы влияют только внешние сигналы, такие как солнечный свет и температура окружающей среды? Если вам придется жить в темной пещере при постоянной температуре и без часов (или Wi-Fi), ваши ритмы сна и бодрствования, температуры тела и т. д. не изменятся, но ритм постепенно рассинхронизируется со временем внешнего мира. Каждые сутки, проведенные в пещере, сдвинут время засыпания примерно на 20 минут вперед. Аналогично, если взять клетки кожи или печени и выращивать их в темноте, в питательной жидкости, они тоже сохранят дневные ритмы метаболизма и экспрессии определенных генов. Эти открытия показывают, что в теле действительно существуют внутренние часы, но им требуется информация из внешнего мира, чтобы поддерживать синхронизацию с солнечным циклом. Поскольку внутренний хронометр работает по 24-часовому циклу, хотя и не совсем точно, это явление называют циркадным ритмом (от латинских circa, то есть “приблизительно”, и dies – “день”).

Главный хронометр нашего организма – это крошечная структура в мозге, называемая супрахиазматическим ядром гипоталамуса (что означает “над местом пересечения зрительных нервов”, сокращенно СЯГ). У лабораторных животных (таких как мыши и обезьяны) с поврежденным СЯГ отсутствуют нормальные циклы бодрствования и сна (или любого другого циркадного поведенческого или физиологического ритма). Они переходят на короткие периоды сна и бодрствования, распределенные случайным образом в течение дня и ночи.

Для наших целей не нужно углубляться в мельчайшие детали молекулярных процессов, которые регулируют циркадные колебания. В упрощенном виде они работают, как показано на рис. 15С. Определенный набор генов кодирует белки PER и CRY. Эти гены активируются белками BMAL1 и CLOCK, работающими совместно. Важнейшим звеном для завершения цикла сигналов является то, что белки PER и CRY подают обратный сигнал, ингибируя активирующее действие белков BMAL1 и CLOCK. Поскольку для ингибирования требуется, чтобы в клетке накопилось достаточное количество белков PER и CRY, это занимает определенное время, из-за чего количество этих белков колеблется, и в результате оказывается, что система обратной связи настроена на запуск нового цикла каждые 24,3 часа или около того. Не буду приводить другие подробности, но основная идея циркадного ритма именно в этом: он работает как система отрицательной обратной связи, регулирующая экспрессию генов[348].