Знание-сила, 2005 № 09 (939)

Все мы подчиняемся власти времени; у каждого есть свои «внутренние часы». Впрочем, эти часы всегда чуть спешат или отстают, выбиваясь из суточного ритма. Это хорошо видно на примере опытов, в которых добровольцев помещали, допустим, в подземный бункер, где они были полностью изолированы от внешнего мира и не имели никакой возможности выставить свои «внутренние часы» ни по солнцу, ни по будильнику в соседней комнате, ни по разговорам за стеной. Чаше всего их жизнь начинала странным образом замедляться. Казалось, сутки были им малы. Они ложились спать все позже, и потому для ученых, следивших за ними, день постепенно превращался в ночь. Их сутки — «естественные сутки человека»! — длились двадцать пять часов.

Впрочем, наши «внутренние часы» не всегда медлят. В некоторых опытах они идут торопливее земных. Так, американский биолог Кристофер Джонс в течение восемнадцати дней наблюдал за женщиной, добровольно жившей в полной изоляции. Ее суточный ритм составил всего 23 часа 20 минут. Она явно спешила жить. Если бы она провела в изоляции 32 дня, то, по ее подсчетам, она прожила бы здесь... 33 дня!

В любом случае циферблат наших «внутренних часов» размечен довольно халтурно, аляповато. Если следовать только его показаниям, быстро выбьешься из жизни общества и природы. Эти часы задают так называемый «циркадный (околосуточный) ритм». А нам бы хотелось чего-то поточнее.

«Никто из людей не живет в строгом 24-часовом суточном ритме», — отмечает Кристофер Джонс. Лишь внешние воздействия — и прежде всего световые лучи — помогают организму каждый день заново приспосабливаться к истинной длине суток.

Световые сигналы попадают на сетчатку глаза, и это раздражение достигает древнейший части головного мозга, отвечающей, по мнению многих ученых, за работу наших «внутренних часов».

Эта часть мозга величиной с булавочную головку носит название Nucleus suprachiasmaticus; она расположена рядом с той точкой, где перекрещиваются левый и правый зрительный нерв, ведущие в головной мозг. В опытах с животными пробовали удалять эту часть мозга, и те тотчас теряли всякое представление о суточном ритме. Когда им вновь пересаживали данный фрагмент мозга, они обретали утраченное время.

У человека в Nucleus suprachiasmaticus сосредоточено около 10-20 тысяч нервных клеток. Их ритмичные сигналы воздействуют на другие участки мозга, меняя содержание гормонов, заставляя человека то спать, то бодрствовать.

Клетка, мозг, ген: где притаилось время?

Загадочный часовой механизм правящий всем живым на планете исследуют уже давно, но лишь в последние годы ученые начали, наконец, понимать, как устроены «внутренние часы», как они заводятся и подстраиваются.

Итак, на всех «этажах» природы эти принципы одинаковы. Все «генетические часы» состоят из тех же колесиков, анкеров, стрелок... Как только гены в отдельных клетках включаются, по их сигналам начинает работать клеточная машинерия, изготавливая соответствующие протеины. В свою очередь, эти протеины влияют на «генетические часы» по принципу обратной связи. Подобно шахматистам, торопливо жмущим на кнопку часов после сделанного хода, протеины «нажимают на кнопку» генетических часов и отключают их. Но постепенно протеины распадаются, и часы вновь начинают тикать. Включение, выключение, «прилив, отлив»...

Световые сигналы постоянно юстируют эти часы. В темноте часы понемногу расстраиваются, поэтому для узников, заточенных в темницу в стародавнюю пору, время начинало идти по-другому, то растягиваясь как резина, то пружинно сжимаясь. Итак, «приливы и отливы», происходящие в молекулярном мире, разбивают течение наших суток на день и ночь, сон и бодрствование.

Однако возникает вопрос, который напоминает неразрешимую задачу о курице и яйце. Что первично, а что вторично? С чего начинается время? Изначально ли включены «генетические часы», заставляя все наше тело жить в дружном, едином ритме?

Или эти часы включаются лишь под действием процессов, протекающих внутри клеток? Задает ли наш мозг, а именно Nucleus suprachiasmaticus, такт всему организму? Или же процессы, протекающие «на местах» — в отдельных частях тела — диктуют режим работы головному мозгу? Действительно ли, внутри мозга есть «часы», отвечающие за все?

«Вероятно, нам придется пересмотреть простую иерархическую модель, — говорит биолог Майкл Менакер из Виргинского университета. — Прежде мы считали, что мозг, отсчитывая время и задавая такт, рассылает сигналы по всему организму. Все части тела живут в едином ритме. На всех часах, спрятанных внутри нашего тела, стрелки застыли в одном и том же положении».

На самом деле исследования последних лет показывают, что многие органы тела живут в своем особом ритме. Часто он не совпадает с ритмом жизни всего организма. Каждый из нас напоминаем обширную страну, — хотите Россию, хотите Америку, — протянувшуюся на несколько часовых поясов, где во всех ее частях течет свое, разное время.