Утро вечера мудренее

Самостоятельность нашли у краба. Краб обладает строгим суточным ритмом изменения цвета. Днем черный пигмент разливается по клеткам его спины, помогая ему прятаться в тени расселин, а ночью собирается обратно в ядра клеток, и краб бледнеет. Нескольких крабов поместили в темную комнату и стали испытывать на них перемены температуры. Ритм расширения и сокращения пигментных клеток нарушился только тогда, когда температура снизилась до нуля. Попутно обнаружилось, что наибольшее потемнение клеток каждый день наступало на пять минут позже вчерашнего. На пять минут позже наступало в тех местах и время наибольшего отлива. Так было доказано наличие часов, независимых от температуры. Эта независимость и помогает организмам приспосабливаться к среде. Каждая клетка может иметь свои собственные часы. Дитя солнца и земли, клетка чутко откликается на внешние ритмы, но будучи частичкой организма, она прислушивается и к своим собственным ритмам, порождаемым сменой тех процессов, которые происходят в организме. Чем разнообразнее эти процессы и чем активнее весь организм, тем труднее изменить его режим таким простым способом, как перемена температуры.

Весьма возможно, что ходом биологических часов управляет процесс энергетического обмена в клетках. Сотрудник Института биофизики АН СССР Е. Е. Сельков обнаружил во внутриклеточных превращениях веществ циклические явления. Гликоген превращается в пировиноградную кислоту, но и та, в свою очередь, может превратиться в гликоген. Ход встречного процесса регулируется концентрацией вещества: пока его не накопится достаточно много, реакция не пойдет. Может быть, именно из таких реакций и рождаются наши биоритмы.

Среди ученых есть сторонники внешнего происхождения биоритмов и сторонники внутреннего. Первые склоняются к тому, что организм — это пассивная система: чтобы воспринять колебательный режим, ей обязательно нужен внешний толчок. Например, суточный ритм, которому подчиняются многие процессы в организме, постоянно возбуждается вращением Земли вокруг своей оси. Сторонники же внутреннего происхождения биоритмов говорят, что если связь организма с внешним миром прервать и поместить его в искусственную среду с постоянными условиями, то его биоритмы изменят свою периодичность, отклонившись в ту или иную сторону от суточного цикла.

В первых же экспериментах, предпринятых для проверки этих предположений, обнаружилось, что перестройка суточного ритма вызывает у организма решительный протест. Однажды группа английских физиологов решила провести лето на Шпицбергене, где солнце не заходит по нескольку месяцев. Физиологи запаслись особыми часами. У одной половины группы часы за сутки уходили на три часа, и она стала жить по 21-часовому циклу, у другой — отставали на три часа, и у нее установился 27-часовой цикл. Суточный температурный ритм сопротивлялся этим перестройкам неделю, а ритм выделения калия из организма — целых полтора месяца.

Предрасположенность наша к суточному ритму восходит к тем далеким временам, когда выбирались из океана первые холоднокровные. Оказавшись на суше, они стали ощущать на себе неведомые им до тех пор перепады температуры воздуха — смену дневной жары ночной прохладой. С наступлением холодной ночи у них понижалась температура тела, вместе с нею снижалась скорость обменных процессов и, как результат, активность нервной системы. Они цепенели, замирали и оживлялись лишь с первыми лучами солнца. Теплокровные, хоть и обладали уже автоматическим регулятором температуры, были все-таки в известной степени потомками холоднокровных. Как отголосок резких колебаний, которые происходили в их организмах и особенно в организмах их старших родственников, у нас и сохранился суточный ритм колебаний температуры. По мнению английского физиолога Грея Уолтера, никаких других причин спать так долго, как нам обычно хочется, у нас нет. К внутреннему температурному ритму добавились привычки, связанные с приспособлением к среде. Предки наши наделены были дневным, а не ночным зрением. В сетчатке их глаза преобладали колбочки — фоторецепторы, реагирующие только на дневной свет: ночью им просто ничего не оставалось делать, как только спать или, во всяком случае, пребывать в неподвижности, углубившись в свои проблемы.

На Шпицбергене стоял полярный день. Но и во время полярного дня и во время полярной ночи люди все равно спят в среднем по восьми часов и по шестнадцати бодрствуют — суточный цикл сохраняется у них несмотря на то, что смена дня и ночи выглядит весьма условно. А что произойдет с биоритмами, если человек совсем ничего не будет знать о смене дня и ночи и о времени вообще?