Физики раскрыли секрет биологических часов
Вы, скорее всего, слышали, что у нас есть внутренние часы — циркадный ритм, по которому организм определяет, когда спать, есть, бодрствовать. Он работает по 24-часовому циклу, почти как часы на стене. Но вот вопрос: почему этот ритм не сбивается, когда вокруг меняется температура — летом, зимой, или даже когда мы выходим из кондиционированного офиса на улицу? Ответ нашли ученые из Японии — команда Ген Куросавы из RIKEN (iTHEMS), совместно с коллегами из Университета Киото. В исследовании, опубликованном в PLOS Computational Biology, они использовали математические модели и методы теоретической физики, чтобы объяснить, как температура влияет на активность генов, но не нарушает биологический ритм.
В основе циркадного ритма лежит циклическое включение и выключение часовых генов, синхронное накопление и снижение уровней mRNA (молекула) и белков. Эти циклы принято сравнивать с колебаниями маятника или с плавной синусоидой.
Как правило, повышение температуры ускоряет химические реакции: mRNA должно появляться быстрее и также быстро исчезать. Но исследование группы Гена Куросавы и соавторов показало: речь идет не только о скорости, но и о форме ритма. При более высокой температуре подъем происходит быстрее, а спад — дольше, и синусоид становится асимметричной — прикрепленным к одной стороне.
Теоретические прогнозы подтвердились на практике: у дрозофил и мышей при повышенной температуре наблюдалась именно такая деформация волнового рисунка активности генов, при этом длительность цикла оставалась 24 часа. Эта деформация — ключевой механизм температурной компенсации: он позволяет ритму оставаться устойчивым, несмотря на ускорение биохимии. Кроме того, форма волны влияет на синхронизацию с внешним циклом — светом и тьмой. Чем сильнее искажение, тем меньше внешние сигналы могут сбить ритм — важно для адаптации к сменам часовых поясов и нерегулярному освещению.
Сложное исследование открывает важные перспективы — от глубинной теории биологических ритмов до новых подходов в диагностике и лечении расстройств сна и адаптации, а также понимания универсального принципа устойчивости циклов в природе.
Опубликовано
Июль, 2025
Категория
Наука
Продолжительность чтения
2—3 минуты
Поделиться
Не пропустите самое важное о науке и здоровье!
Подпишитесь на рассылку и получайте самые важные новости прямо на вашу почту
