Знание - сила, 2005 № 09 (939)

Нет, недаром народная мудрость во все века гласила: «Утро вечера мудренее», а герои сказок, твердившие ее, неизменно побеждали врагов, ибо в самое опасное время суток спали как убитые, чтобы, очнувшись, быть живее всех живых.

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.

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.

Это показали, например, опыты, которые поставил над крысами Майкл Менакер. Их кормили в строго определенное время. Ограничивая режим кормления, ученые добивались того, что «генетические часы» в печени то включались, то отключались. После этого зверьки начали бегать в колесе в другое время, чем прежде. Однако в самом головном мозге — в Nucleus suprachiasmaticus — ритм часового механизма ничуть не менялся. Поведение зверьков стало иным, а их «главные часы» показывали то же самое время, будто ничего и не случилось.

«Многие представления о наших внутренних часах при ближайшем рассмотрении неверны», — говорит немецкий биолог Тилль Ренеберг. Например, исследуя ритмы жизни плесневого гриба Neurospora, Ренеберг и его коллеги столкнулись с тем, что ни одна расхожая модель не может объяснить, почему эти ритмы меняются. Возможно, в их регуляции участвует гораздо больше генов, чем считалось прежде. В этом «генетическом штабе» есть свой секретариат, свои начальники отделов, и, «только миновав все их, мы попадаем в дирекцию», — шутит Ренеберг. Мы же кидаемся к первой открывшейся нам двери и, кого бы за ней ни увидели, говорим: «Здравствуйте, шеф!»