Korábban beszámoltunk róla, hogy idén áprilisban jött vissza a felszínre egy spanyolországi barlangból Beatriz Flamini hegymászó és barlangkutató, aki egy különleges kísérlet alanyaként 500 napot töltött megszakítás nélkül a mélyben. Saját bevallása szerint már a 65. napon elvesztette az időérzékét. De vajon mennyire lehetünk biztosak abban, hogy ez valóban a 65. nap tájékán következett be? Mint azt ugyanis Audrey Mat, a Bécsi Egyetem tenger- és kronobiológusa írja a The Conversation oldalán, Michel Siffre francia geológus, barlangkutató az 1960-as években több alkalommal is részt vett hasonló kísérletekben. Egy alkalommal a francia Alpok Scarasson-barlangjában töltött el egyhuzamban 33 napot – legalábbis ő így érezte, dacára annak, hogy valójában 58 napig volt a felszín alatt.
„Hogyan tudja az ember teljes elszigeteltségben nyomon követni az időt, amikor még el is szakad a környezetétől?” – teszi fel a kérdést Mat. Hozzáteszi, a válasz az, hogy meglehetősen egyszerűen. A biológiai ritmus ugyanis az élet egyik alappillére, amely szabályozza azt a létező összes módon a molekuláris szintű folyamatóktól az egész test összehangolt működéséig. Ebbe nemcsak az alvás-ébrenlét ciklus tartozik bele, hanem – a teljesség igénye nélkül – a testhőmérséklet, a hormonok, az anyagcsere és a szív-érrendszer működésének ritmusa is. Ezek ráadásul sok esetben visszahatnak egymásra, akárcsak általában véve az egészségi állapotra.
Valójában számos betegség is epizodikus, mint akár az asztma, amely éjszakánként hajlamos súlyosbodni, vagy mint a szívrohamok, amelyek gyakrabban fordulnak elő a reggeli órákban. Jó példa lehet a váltott műszakos munkarend is, amely elszakítja az embereket a környezetüktől, a többi között fokozva a rosszindulatú daganatok kialakulásának veszélyét. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) éppen emiatt tartja 2007 óta lehetséges rákkeltő tényezőként számon a váltott műszakos munkavégzést. A szervezet ritmikus működése még arra is kihat, hogy miként kerülünk kapcsolatba más fajokkal. Például az afrikai álomkór belső óránk zavarát okozza, legfőbb tünete pedig a nappali aluszékonyság. Ennek oka, hogy az álomkórt kiváltó parazita, a tripanoszóma anyagcseréje szintén napi ritmust követ.
Génjeinkben rejlik a titok
A Föld, a Hold és a Nap forgása egy olyan környezeti ciklust hoz létre, amely kedvez a biológiai órák beállításának. Biológiai órának általánosságban azt a belső szervezeti folyamatot nevezzük, amely környezeti jelek hiányában a saját frekvenciáját követi. A nappalok és éjszakák váltakozása pedig kifejezetten kedvezett a cirkadián óra evolúciójának – a cirkadián latin eredetű összetett szó, jelentése: körülbelül egynapos.
A cirkadián órát elsőként gyümölcslegyekben fedezték fel az 1970-es években. Alapját egyes gének kifejeződése adja. Egy gén elsősegíti egy másik kifejeződését, amely aztán gátolja az előbbi kifejeződését. Ebből egy időben ismétlődő változás, oszcilláció jön létre. Napközben a fény az úgynevezett kriptokróm fotoreceptoron keresztül csökkenti az ismétlődés specifikus tényezőit. Érdekesség, hogy a gyümölcslegyeknél csupán néhány gén vesz részt ebben a folyamatban, amelyeket a kutatók periódusnak, időtlenségnek, órának és ciklusnak neveztek el. Mindazonáltal az óra szabályozása és finomhangolása egy összetett molekuláris és idegi hálózaton alapul, amely biztosítja annak pontosságát.
Fontos megemlíteni, hogy nem létezik egyetlen, mindenen átívelő cirkadián óra, amely az összes létformát irányítaná, hiszen az érintett gének fajról fajra változnak. Az alap viszont azonos: a gének kifejeződésének oszcillációja. A gyümölcslegyek óta számos faj esetében leírták és tanulmányozták a biológiai ritmus meglétét, működését, beleértve fotoszintetizáló baktériumokat, gombákat, növényeket és állatokat, köztük az embert egyaránt. Ezenkívül különféle külső tényezők, német kifejezéssel zeitgeberek (időadók) hozzák összhangba az élő szervezeteket a környezetükkel. Talán a legismertebb ezek közül a fény hatása, de éppúgy fontos a hőmérséklet és akár a bevitt táplálék is.
Belső óra, amelyet a környezet szinkronizál
A cirkadián óra egy igen kézzelfogható következménye a jetlag. A jelenség abból fakad, hogy egy adott személy belső ritmusa eltér attól az időzónától, amelybe megérkezik. Ilyenkor külső tényezők segítik az áthangolódást, főként a fény. A korábbiakhoz képest reggel korábban érzékelt fény előrefelé tekeri a belső órát, az éjszaka később érzékelt fény pedig késlelteti azt. A napközbeni fénynek ilyen szempontból nincs hatása. Az ember esetében a szervezet molekuláris órája nem közvetlenül érzékeli a fényt, hanem az a retina és a hipotalamusz közvetítésével jut el a központi órához, amely aztán módosítja a kapcsolódó fehérjék szintézisét. Ez a rendszer azonban nem skálázódik bármilyen mértékben: testünknek nagyjából egy napig tart, hogy alkalmazkodjon egyetlen órányi időeltolódáshoz.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
Ez is érdekelhet
Mivel az ember belső cirkadián periódusa átlagosan 24,2 órás, ezért könnyebb nyugatra utazva meghosszabbítani a napunkat, mint keletre utazva rövidíteni azt. Egyben ez a magyarázat arra, hogy a barlangba zárkózó kutatók miért veszítik el az időérzéküket, és érzékelik végül kevesebb napnak a felszín alatti tartózkodásukat, mint ahány nap valójában eltelt – hiszen utóbbi időtartama csupán 24 óra.
Legjobban: