Солнце — как главный излучатель света для Земли — с самого начала

 остается и главным регулятором,

 космическими Часами

всех процессов на Земле.

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЧАСЫ ОРГАНИЗМА

Биологические часы — внутриклеточный универсальный автономный молекулярный механизм, работающий в клетках самых разнообразных организмов  — от древнейших бактерий до растений, беспозвоночных и позвоночных животных , включая человека. Основная роль этого «генератора тактовых импульсов» — поддерживать собственный ритм молекулярно-биохимических реакций , близкий к 24 часам, и управлять ритмической реализацией (экспрессией)генов различных клеток организма, вовлечённых в физиологические , обменные и поведенческие процессы.

Биологические часы обладаю тремя главными свойствами:

1. способностью к автономному «ходу» в отсутствие внешних циркадианных (близких к суточному периоду) воздействий (подобно нашим обычным часам);

2. способностью к синхронизации, переустановке в соответствии с местным солнечным временем (как мы это делаем с обычными часами, переводя стрелки, когда пересекаем часовые пояса);

3. способностью к температурный компенсации (т.е. , не «убегать»  и не «отставать» при изменении окружающей температуры; такое устройство также имеется в обычных часах).

Главная часть биологических часов — центральный осциллятор — расположена «на дне» головного мозга, у  самого его основания, в так называемых супрахиазмальных ядрах переднего гипоталамуса (СХЯ).

                Билатерально симметричные СХЯ лежат над зрительным перекрёстком  (хиазмой) с каждой стороны III желудочка головного мозга и содержат у человека всего около 20 тысяч нервных клеток.

Подчиненные ему вторичные осцилляторы, местные биологические  часы, разбросаны по большей части органов и тканей.

                Для ритмической активности СХЯ не нужна нейронная сеть: каждый нейрон СХЯ является самостоятельным  генетически запрограммированным осциллятором, периодичность «хода» которого  определяется скоростью  определённых биохимических реакций  в клетке.

                К концу минувшего века была полностью раскрыта внутриклеточная петля  обратной связи, лежащая в основе механизма «молекулярных часов» СХЯ. Сущность этой молекулярной машины заключается в синтезе белков, которые с определенной периодичностью подавляют собственный синтез, распадаются и вновь синтезируются.

                Обычно цикл этих реакций «не укладывается» точно в 24 часа. Так, у большинства людей он составляет примерно 25 часов и вследствие этого требует ежедневной  «подгонки» (подобно той, которую мы делаем в «отстающих» часах, механически переводя стрелки). Эта «подгонка»  в нашем организме осуществляется  с помощью света.

СВЕТ регулирует процессы.

                Свет возбуждает особую группу светочувствительных ганглиозных клеток сетчатки, открытых в 1991 году (не путать с классическими фоторецепторами сетчатки — палочками и колбочками, обеспечивающими процесс зрения!).

Ганглиозные клетки сетчатки содержат специальный фотопигмент  меланопсин. Длинные отростки этих клеток образуют особый нервный  тракт, идущий от сетчатки до зрительного перекрестка в составе зрительного нерва и оканчивающийся  на СХЯ. Ганглиозные клетки сетчатки возбуждают несколько внутриклеточных активирующих молекулярных каскадов в нейронах СХЯ. Вызванная светом активация синтеза соответствующих белков приводит к длительному подавлению активности часовых генов. Именно таким образом  и создаётся «подгонка», приурочивание молекулярных часов организма к местномусветовому циклу.

Специальные исследования показали, что обычный электрический свет из-за его спектрального состава малоэффективен  в этом отношении.

Зачем нам «гормон тьмы»?

                Другая важнейшая часть биологических часов — это «гормон тьмы» мелатонин, вырабатываемый эпифизом, верхним придатком головного мозга. У млекопитающих, включая человека, выброс мелатонина эпифизом находится под контролем СХЯ.

                Предъявление яркого света мгновенно блокирует его синтез, в то время как при пребывании в постоянной темноте циркадианный  (суточный) ритм выброса мелатонина сохраняется , поддерживаемый периодической активностью СХЯ.

                СХЯ и эпифиз млекопитающих — две половинки главных «биологических часов» в нашем организме, находящиеся между собой в реципрокных (противодействующих) взаимоотношениях. Световая стимуляция возбуждает  нейроны СХЯ и тормозит эпифиз, а мелатонин  эпифиза тормозит разряды нервных клеток в СХЯ.

                Таким образом осуществляется динамический гомеостаз  в системе регуляции внутриклеточной ритмики.

                В настоящее время роль, по крайней мере, косвенная мелатонина  эпифиза в таких явлениях, как внутрисуточная  и сезонная ритмика, сон—бодрствование, репродуктивное поведение, терморегуляция, иммунные  реакции, внутриклеточные  антиокислительные  процессы, старение организма, опухолевый рост и психические заболевания — представляется несомненной.

                               «АНОМАЛИЯ», №02(540), 2014