Ритчи Уорд - Живые часы

В поисках ответов на эти вопросы биологи пришли к неожиданному открытию. Оказалось, что реакция организма на внешний раздражитель решающим образом зависит от той фазы ритмического цикла, в которой организм находится в данный момент. Ранее все наблюдения за естественными процессами, все тщательно спланированные лабораторные эксперименты выполнялись без учета этого обстоятельства.

В. Вольф, сотрудник Нью-йоркского университета, в своей работе, посвященной исследованию ритмических функций в живых системах (1962), писал, что периодические изменения в системе могут быть чрезвычайно серьезными. Действие одного и того же агента в одной фазе периодического цикла может быть благоприятным, в другой фазе того же цикла — губительным. Не исключено, что в свете гипотезы о биологических ритмах некоторые из полученных до последнего времени данных могут приобрести совершенно иное значение. С признанием ритмичности функционирования организмов многие до сих пор необъяснимые, едва заметные или значительные отклонения в действии фармацевтических, физиологических, химических агентов или агентов, влияющих на психику человека, станут, вероятно, более понятными. Весьма возможно, что какую-то часть имеющихся данных придется заново пересмотреть или отвергнуть вовсе, если принять во внимание все нормальные и аномальные вариации в ритмике биологических процессов. Подтверждением тому служат, например, наблюдения хирургов-отоларингологов из Таллахасси (штат Флорида), которые обнаружили, что послеоперационных кровотечений во второй четверти лунного месяца на 82 % больше, нежели в другое время.

Однако современные биологи резко расходятся во взглядах на природу биологических часов. Признанный авторитет в этой области, Дж. Л. Клаудсли-Томпсон называет три устоявшиеся точки зрения по этому вопросу:

1) биологические ритмы приобретаются в результате обучения;

2) биологические ритмы являются врожденными;

3) биологические ритмы связаны с реакцией организма на раздражители космического происхождения.

Каждая из этих гипотез имеет ярых приверженцев, но никто из них не располагает пока достаточными доказательствами своей правоты. Весьма возможно, что истина лежит где-то посредине.

Сегодня страсти еще бушуют, и, чтобы проследить историю становления новой науки, нам придется посетить различного рода лаборатории и научные учреждения, возглавляемые лидерами противостоящих лагерей. Но прежде необходимо, хотя бы кратко, ознакомиться с историческими предпосылками нынешнего столкновения идей. Рассмотрим поочередно каждый из трех вариантов возможного происхождения биологических ритмов, о которых говорит Клаудсли-Томпсон.

Сторонник первого направления В. X. Торп полагает, что чувство времени у животных может быть приобретенным в результате обучения, которое происходит подобно «запечатлению»: сразу же после рождения животное усваивает какой-либо навык и сохраняет его на всю жизнь. Впервые явление запечатления было обнаружено у новорожденных гусят, которые имели контакт только с кормившим их человеком. За несколько часов гусята усваивали, что человек является их родителем, и это так прочно запечатлевалось в их памяти, что они явно пренебрегали обществом других гусей и чувствовали себя спокойно лишь в присутствии человека. По мнению Торпа, биологические ритмы могут быть запущены самыми ранними впечатлениями молодого животного от суточного цикла и продолжают действовать в течение всей его жизни. Как ни странно, это предположение не вызвало большого интереса у биологов и не получило сколько-нибудь значительного отклика в научных публикациях.

Сам Клаудсли-Томпсон принадлежит к числу тех, кто полагает, что биологические часы являются врожденными. Сторонники этой теории выдвигают в ее пользу несколько аргументов. Один из них сводится к тому, что внутренние часы могли достигнуть высокой точности лишь в процессе естественного отбора: животные, часы которых спешили или отставали, имели меньше шансов выжить. Второй аргумент состоит в том, что живые часы, подобно снабженному компенсатором хронометру, сохраняют точность, несмотря на колебания температуры. Поскольку работой таких часов управляют скорее всего биохимические реакции, скорость которых возрастает с повышением температуры, должен существовать какой-то компенсирующий изменения температуры механизм, который мог возникнуть и закрепиться лишь в ходе естественного отбора.

Против врожденности первичного часового механизма резко и определенно возражает Ф. Браун, профессор биологии Северо-западного университета (США). Браун и его многочисленные сотрудники, уже более трех десятилетий изучающие ритмы животных и растений, убеждены в том, что главным началом, синхронизирующим все живые часы, являются потоки каких-то сил космического происхождения. Интенсивность этих потоков связана с фазами Луны и циклами солнечных пятен. Ритмические изменения этих сил имеют и часовой, и суточный, и месячный, и годовой периоды. Эти ритмы в свою очередь влияют на интенсивность многих других сил, непосредственно воздействующих на Землю. К таким силам относятся атмосферное давление, магнитное поле Земли, ионизация атмосферы, космические лучи и слабые электромагнитные поля различных радиоволн. Все эти воздействия настолько слабы, что кажется маловероятным, чтобы какой-то живой организм мог воспринимать изменения их интенсивности. И в то же время, если бы человек так же тонко чувствовал магнитное поле Земли, как чувствует его улитка Nassarius obsoleta, он мог бы обходиться без компаса в самом дремучем лесу, Браун писал: «В настоящее время доказано, что живые организмы действительно чрезвычайно чувствительны к очень слабым постоянным электрическим и магнитным полям, а возможно, и к слабым электромагнитным полям различных радиоволн. Такая чувствительность достаточна для восприятия естественных полей Земли».

По мнению Брауна, организмы располагают совершенно независимыми системами для определения времени по природным геофизическим периодам. «Все наши современные знания великолепно укладываются в рациональную схему работы биологических часов, которые зависят от постоянного ответа организма на едва уловимые геофизические раздражители окружающей среды».

Дж. Харкер, чья блестящая работа в Кембриджском университете показала локализацию главных биологических часов в живом организме, так сформулировала отношение ученых к этой гипотезе: «…Браун утверждает, что на организмы всегда влияют изменения окружающей среды, которые и служат сигналами времени. Это утверждение никоим образом не разделяет большинство изучающих биологические ритмы, однако до сих пор, по крайней мере среди опубликованных данных, нет никаких доказательств, которые опровергали бы факты, наблюдавшиеся Брауном».