Ритчи Уорд - Живые часы

• Название: Живые часы
• Автор: Ритчи Уорд
• Издательство: Мир
• Жанр: Биология
• Год: 1974

Биоритмология — одна из увлекательнейших областей современной биологии. Что такое «внутренние часы» живых организмов? Каковы принципы их работы? Как растения и животные узнают время? В темноте и при постоянной температуре, замурованные в подземельях, они все-таки «знают», который час. Растения вовремя складывают листья и «засыпают», животные ложатся спать и просыпаются точно, как по будильнику.

Обо всем этом в живой и увлекательной форме рассказывает автор «Живых часов». Книга предназначена для широких кругов читателей; особенно полезна она для школьников старших классов и студентов.

---

В таких тщательно контролируемых условиях все испытуемые обнаруживают четко выраженные циркадные ритмы. Это ритмы «сон — бодрствование», изменения температуры тела, выделения мочи (по объему и содержанию кальция и калия). Ритмы всех этих функций не вполне совпадали по фазе, но в среднем длительность периода при свободном течении ритма составляла 25 часов, то есть свободнотекущие часы человека отставали на час в сутки.

Рис. 53. Ю. Ашофф (слева) и К. Питтендрай в период работы над статьей по биологическим ритмам для трехтомного издания «Основ космической биологии и медицины».

Первым испытуемым был сам Ашофф. После выхода из бункера он сделал следующую запись:

Волнения первых двух дней в бункере по поводу «истинного» времени сменились потерей всякого интереса к этому вопросу и чувством полного комфорта жизни без времени. Результаты экспериментов с животными подготовили меня к тому, что мой собственный цикл должен быть короче 24 часов. Поэтому я весьма удивился, когда узнал, что в последний, десятый, день проснулся в 3 часа дня.

По «утрам» мне было очень трудно решить, достаточно ли долго я спал. На восьмой день я встал, проспав всего три часа. Сразу же после завтрака я записал в своем дневнике: «Что-то не так. Чувствую себя как на вахте». И опять лег; начал я свой день заново только после того, как проспал еще часа три. Судя по кривой температуры тела, мой первый подъем как раз совпадал с наихудшей для бодрствования фазой циркадного цикла, то есть с точкой наименьшей температуры тела. Волевое усилие ввело меня в заблуждение, а мои физиологические часы все поставили на место.

Вторым обитателем бункера была Патриция де Курси, которая к тому времени закончила свои эксперименты с летягами. Ее воспоминания помогают нам лучше понять характер Ашоффа: «Я участвовала в качестве второго подопытного кролика в ставших теперь столь известными экспериментах Ашоффа по изучению ритмов у человека. Думаю, что человеку его темперамента трудно изолировать себя от общества даже на несколько дней, поэтому ему очень хотелось найти спокойного, склонного к уединению индивидуума. Я с удовольствием удалилась в этот «трехнедельный спокойный отпуск» с проигрывателем для пластинок, рабочими записями и планом очередной статьи».

Позднее Ашофф рассказал, какую неприятную ситуацию пришлось пережить де Курси. Примерно в середине эксперимента сломался термостат, и в бункере стало очень жарко. Находившиеся снаружи ничего не заметили. Патриция, не понимавшая в чем дело, всерьез забеспокоилась. Однако справилась со своим волнением и довела эксперимент до конца.

К 1965 году Ашофф завершил эксперименты на 26 индивидуумах. Полученные результаты он рассматривал как предварительные, поэтому мы лишь кратко охарактеризуем их здесь:

1. Ритмы 22 человек из 26 обнаружили свободнотекущие периоды, превышающие по длительности 24 часа.

2. Длительность этих периодов увеличивалась при слабом освещении и сокращалась при ярком. Таким образом, человек, являясь дневным животным, изменяет длительность свободнотекущего периода в соответствии с правилом Ашоффа.

3. Один человек смог намеренно изменить длительность своего активного периода. При очень высоком уровне освещенности (1500 люксов) свободнотекущий ритм его активности в первые десять дней был равен 19 часам. Затем, стараясь удлинить период своей активности, он довел его до 25,6 часа. Поскольку один человек сознательно управлял продолжительностью своего периода активности, на результатах других испытуемых мог сказаться и бессознательный контроль.

4. У одного из испытуемых наблюдалась выраженная десинхронизация функций. Его цикл «сон — бодрствование» был удивительно длинным — 32,6 часа, тогда как ритмы колебаний температуры тела и выделения мочи составляли всего 24,7 часа. Тем не менее наблюдались моменты, когда эти ритмические функции полностью совпадали по фазе. Именно в то время он чувствовал себя особенно хорошо, о чем свидетельствовали его записи в дневнике. Эти наблюдения привели Ашоффа к заключению, что такая десинхронизация и составляет главную проблему для пассажиров скоростных лайнеров, прибывающих в отдаленный часовой пояс.

В одном из ноябрьских номеров журнала Fortune за 1963 год так описываются ощущения пассажиров, прилетавших из Токио в Копенгаген: «Дверь самолета, отправляющегося по маршруту Токио — Анкоридж — Копенгаген, захлопнулась, пассажиры пристегнули ремни. Огромный реактивный лайнер оторвался от земли во вторник в 21.30 по токийскому времени. Через три с половиной часа самолет совершил посадку в Анкоридже — было 9 часов утра по местному времени и благодаря перелету через международную линию дат все еще вторник. В 11 часов утра начался перелет в Европу, который продолжался восемь с половиной часов через полярные просторы при ярком свете летнего солнца. Когда самолет приземлился в Копенгагене, была среда, 6.25 утра. Со времени вылета из Токио прошло около семнадцати часов, и почти весь полет проходил при дневном свете. Когда пассажиры сошли с лайнера, они имели смертельно усталый вид».

С каждым годом накапливалось все больше подобных сообщений и становилось ясно, что недомогания, ощущаемые пассажирами трансатлантических лайнеров, вызывает нечто иное, чем просто скорость полета.

Пилоты, летающие на реактивных самолетах, отмечали, что перелеты с запада на восток более угнетают, чем перелеты с востока на запад. А перелеты с севера на юг и обратно с теми же скоростями и на те же расстояния не оказывают никакого особого действия. Происходит это по той причине, что перелеты через многие меридианы выбивают живые часы человека из фазы с его окружением, тогда как перелеты вдоль меридианов, то есть перелеты, придерживающиеся одних часовых поясов, не сказываются на работе внутренних часов.

Весьма вероятно, что расхождение внутренних часов с местным временем вызывает своего рода стрессовую реакцию организма, но более точная причина такого стресса и пути освобождения от него остаются пока неясными.

Можно ли извлечь из чисто научных исследований какое-либо рациональное зерно для решения этой практической задачи?

Ашофф отвечает на этот вопрос положительно. Не исключено, что снова синхронизировать внутренние часы пассажиров можно, используя, например, искусственные указатели времени. Для этого пассажиров сразу же после полета следует подвергнуть воздействию укороченных периодов света и темноты. Однако все эти соображения находятся пока в стадии теоретического осмысливания и предварительных экспериментов на животных… Мы слишком мало еще знаем, что именно происходит с людьми, чтобы подвергать их этим испытаниям.

20. В недалеком будущем

Приспособления для измерения времени интересны не только своей замечательной природой, но и тем, что их изучение может по-иному осветить принципы работы различных органов тела, особенно разных частей мозга, а также нормальное и аномальное поведение организма в целом.

К. П. Рихтер, 1959

Прошло почти полстолетия с тех пор, как Поль де Крайф написал свою книгу «Охотники за микробами», наиболее известную из книг, рассказывающих о победе человека над болезнями.

Как было бы замечательно, если бы сегодня то же самое мы могли сказать об успехах человека в его борьбе с болезнями, которые носят циклический характер и которые, вполне возможно, связаны с ритмикой физиологических функций нашего организма, с ритмичной изменчивостью наших психических и эмоциональных состояний.

Но такое время еще не наступило.

Сегодня, чтобы разрешить эти бесконечно сложные проблемы, нужна теория, которая объяснила бы, как и почему именно так, а не иначе работают внутренние часы человека в норме и при заболеваниях. Такую теорию еще предстоит создать. И она, по-видимому, будет создана в пределах жизни нашего поколения.

Какие же трудности стоят на пути создания такой теории? Некоторых из них мы уже коснулись в предыдущих главах.

Хирурги Флориды, например, обнаружили, что кровотечения после операций на гортани случаются гораздо чаще, если операция приходится на вторую четверть лунного месяца. Но из этого не было сделано никаких теоретических обобщений, кроме практического вывода (безусловно, очень важного) о том, что следует избегать проведения операций во второй четверти лунного месяца.

Сванте Аррениус, изучив периодические изменения в частоте приступов бронхита и эпилепсии, заключил, что эта изменчивость может быть вызвана колебаниями электрического заряда атмосферы. Но и из этого не последовало никаких выводов, пока Фрэнк Браун не воспользовался этим фактом, чтобы обосновать свою теорию о влиянии слабых проникающих сил окружающей среды на живые часы. И как мы уже видели, большинство биологов не согласились с Брауном.