Биологические часы

Содержание

Химические реакции и биологические часы

Мы часто не замечаем удивительно точных и разумных процессов, протекающих в живом организме. А ведь эти процессы налажены и отрегулированы так, что с ними не могут сравниться никакие механизмы…

Многие знают, что цветы выделяют нектар определенное время дня и прилет пчелы совпадает как раз с тем временем, когда нектар выделяется в наибольшем количестве. Какой же невидимый будильник сигнализирует ей, что пора «на работу»?

Видео: Пион распускается

Природный невидимый будильник

Подсолнечник, поворачивая голову за солнцем, тоже хорошо «знает» в какой момент оно будет в определенной точке небосвода… Где же находится тот хронометр, который распределяет во времени все функции организма? И как он это делает?

Вот вопросы, стоящие перед теми, кто работает над изучением проблемы биологических часов. Им был посвящен международный симпозиум, материалы которого собраны в вышедшей книге «Биологические часы».

Накоплено много наблюдений и доказательств, говорящих, что большинство биологических процессов протекает неравномерно в течение суток; с сезонными колебаниями в течение года. Пример таких сезонных колебаний — зимняя спячка медведей. Она бывает каждый год, в строго определенный период.

Вопрос о том, где «размещены» биологические часы, еще не ясен. У более высокоорганизованных животных, по-видимому, в процессе эволюции выделилась группа клеток, назначением которых является временная регуляция биологических процессов.

Возможно, в мозгу будет найден центр, «заведующий» ходом биологических часов, как имеется, например, дыхательный центр. Природа этих часов пока исследована еще меньше. Но, безусловно, в основе их лежат химические или физико-химические периодические процессы.

Какими же химическими реакциями обусловлен ход биологических часов? Известно, что катализаторами биохимических реакций являются особые белковые вещества — ферменты.

Химические реакции и биологические часы

Ученым С. Шнолем установлено, что у некоторых белков ферментативная активность и концентрация активных группировок колеблется в течение суток, проявляя явную суточную ритмичность.

В некоторых организмах с выраженным суточным колебанием меняется и содержание таких важных химических соединений, как хлорофилл и каротиноиды.

Интересные исследования проводились по изучению влияния на ход биологических часов различных химических ядов. В некоторых случаях эти эксперименты увенчались успехом, что дело основание предположить, что можно вызвать сдвиг временной фазы химическими веществами.

Многие данные подтверждают гипотезу о том, что в основе всех суточных ритмов лежат сдвиги в активности ферментативных систем и изменение в ходе химических реакций.

При определенной скорости протекания реакций качественная или количественная характеристика образовавшихся продуктов может сигнализировать о наступлении необходимого момента. Важен для выяснения сущности этих ритмов вопрос: является ли эта способность полученной по наследству, или она приобретается в процессе развития – внутри- и внеутробного!

Большинство ученых сейчас сходятся в том, что эта черта организма является врожденной и соответственно заложена внутри него. Доказательством могут служить те факты, что многие ритмические процессы сохраняются при перенесении организма в постоянные условия, исключающие смену суточных или сезонных циклов.

Но тут выявляется очень интересное обстоятельство. Собственный, или спонтанный, период одного цикла в ритмическом колебании, как правило, никогда не равен точно 24 часам.

Длительность его может быть и 20, и 22 и 25 часов. Но в нормальных, естественных условиях, при тесном взаимодействии с внешней средой, он становится в точности равным длине суток. Так осмысленно совершаются все действия природы.

Словом, говорить о проблемах биологических часов можно еще очень много. О том, как регулируются эти часы нервной системой и продуктами деятельности желез внутренней секреции — гормонами; как на основе все того же «часового механизма» рыбы ориентируются по солнцу, а птицы, летающие ночью, — по звездам.

Кандрор М. И.