9.6.2023 Redakcia Vášeň v tebe (Foto:pixabay.com/sasint).
Niekoľko dní po každom novembrovom splne sa na Veľkom bariérovom útese v Austrálii odohráva úžasné divadlo: koraly vypúšťajú do vody miliardy vajíčok a spermií, ktoré sa spájajú a vytvárajú voľne plávajúce larvy. Tie sa nakoniec usadia a založia nové kolónie koralov.
Podľa časopisu EÚ pre výskum a inovácie Horizon, koraly nie sú jediné živočíchy, ktoré synchronizujú svoje rozmnožovanie podľa svitu mesiaca. Takéto rytmy sa zvyčajne riadia cirkalunárnymi hodinami, čo je forma biologických hodín riadených proteínmi, ktoré sú prispôsobené 29,5-dňovému cyklu medzi novmi.
Foto:pixabay.com/sasint
Synchronizácie
Väčšina mnohobunkových organizmov má alebo sa predpokladá, že má nejaký druh zabudovaných biologických hodín a mnohé dôležité procesy vrátane kŕmenia a rozmnožovania závisia od presného načasovania. Schopnosť zostať „synchronizovaný“ je kľúčom k prežitiu.
„Pochopenie toho, ako funguje časové prepojenie jedincov v rámci druhu a medzi druhmi, je rozhodujúce pre ekologicky stabilné systémy,“ povedala profesorka Kristin Tessmar-Raible, neurobiologička z Viedenskej univerzity v Rakúsku.
Iná, možno známejšia forma biologických hodín – cirkadiánne hodiny – moduluje denný 24-hodinový cyklus spánku a bdenia v reakcii na signály prostredia, ako je svetlo a teplota. Názov hodín pochádza z latinských slov „circa“, čo znamená „okolo“, a „dies“, čo znamená „deň“.
Tento zložitý systém reguluje všetko od spánku a trávenia až po metabolizmus a náladu. Vedci objasňujú faktory prostredia, ktoré môžu tieto biologické rytmy vyradiť zo synchronizácie.
O „chronobiológii“ však stále veľa nevieme, vrátane mechanizmov, ktoré sa na nej podieľajú na genetickej a molekulárnej úrovni.
Signály mesačného svitu
Aby sa Tessmar-Raible dostal hlbšie, skúma cirkalunárne rytmy u živočíchov žijúcich v oceánoch v rámci projektu Mari.Time financovaného EÚ, ktorý trvá päť rokov do roku 2024.
Jedným z jej zameraní je morský štetinavec Platynereis dumerilii, ktorý obýva pobrežné vody od miernych až po tropické moria.
‚Najväčším prínosom je zatiaľ to, že sme odhalili fotoreceptor – alebo bunku vnímajúcu svetlo -, ktorá poskytuje organizmu informácie o type svetla a trvaní mesačného svitu na oblohe,‘ povedala Tessmar-Raible.
Proteín L-Cry, ktorý výskumníci identifikovali, patrí do skupiny molekúl vnímajúcich svetlo, ktoré sa nazývajú kryptochrómy. Proteín je dôležitý, pretože môže pomôcť vysvetliť, ako sa organizmy dokážu synchronizovať s konkrétnou fázou mesiaca.
Výskum naznačuje, že L-Cry funguje ako strážca, ktorý umožňuje, aby na červy pôsobilo len to „správne“ svetlo. Dokáže tiež rozlišovať medzi úrovňou svetla v rôznych mesačných fázach a medzi slnečným a mesačným svetlom.
„To môže vysvetliť, ako sú jednotlivé červy schopné synchronizovať svoje cirkalunárne hodiny s rovnakou fázou mesiaca,“ uviedla Tessmar-Raible. „Odhalili sme, že mesačné svetlo okrem svojej úlohy pri mesačnom načasovaní plánuje aj presnú hodinu nástupu nočného rojenia na najtmavšie noci, pravdepodobne s cieľom optimalizovať prežitie a rozmnožovanie.
Dúfame, že Mari.Time ponúkne nové poznatky o tom, ako ľudské vplyvy, ako je umelé svetlo a klimatické zmeny, ovplyvňujú stabilitu ekosystémov, a navrhne spôsoby, ako tieto vplyvy znížiť.
Projekt môže dokonca pomôcť pri výskume ľudského zdravia vzhľadom na rastúci počet dôkazov o tom, že Mesiac ovplyvňuje veci, ako je spánok a depresia.
„Mnohé hormóny u druhov červov, ktoré skúmame, majú blízke príbuzné ľudské náprotivky,“ povedala Tessmar-Raibleová.
Povedala, že výskum mechanizmov lunárneho cyklu u morských druhov môže zlepšiť pochopenie iných mesačných zákonitostí. Medzi ne patrí menštruačný cyklus a vzorce nálad pri niektorých duševných poruchách.
Noc a deň
Profesorka Johanna Meijerová, ktorá sa zaoberá výskumom biologických hodín na Leidenskej univerzite v Holandsku, skúma cirkadiánne rytmy u zvierat už viac ako 30 rokov.
Podľa nej je potrebné ešte veľa zistiť o cirkadiánnych hodinách, vrátane toho, ako fungujú u denných alebo denných druhov, ako je človek.
Oveľa viac sa vie o nočných zvieratách, pretože takéto druhy, ako sú myši, ktoré sa bežne používajú v laboratóriách, sa podľa Meijerovej ľahšie skúmajú na molekulárnej úrovni.
Projekt DiurnalHealth financovaný EÚ, ktorý vedie, skúma rozdiely medzi dennými a nočnými živočíchmi.
Cirkadiánne rytmy reguluje skupina nervových buniek v hypotalame známa ako suprachiasmatické jadro (SCN), ktoré slúži ako hlavné telesné hodiny.
Keďže je citlivé na svetlo, SCN pomáha regulovať cyklus spánku a bdenia synchronizáciou s prirodzeným svetlom a tmou v prostredí.
Keď je SCN narušená, napríklad počas cestovania na dlhé vzdialenosti alebo práce na zmeny, existujú dôkazy, že to môže viesť k mnohým zdravotným ťažkostiam vrátane porúch spánku, depresie, cukrovky a dokonca rakoviny.
Meijerova priekopnícka práca o SCN u denných hlodavcov, ako je sudánsky trávový potkan a druh dennej veveričky, poskytuje nové informácie o tom, ako sa vytvárajú a synchronizujú cirkadiánne rytmy.
Výskum tiež ponúka poznatky o tom, ako sa environmentálne signály, ako napríklad svetlo, teplota a fyzická aktivita, využívajú na vyladenie vnútorných hodín tela.
„SCN môže vnímať svetelné vstupy a tiež vstupy správania a tieto vstupy správania môžu hodiny posilniť,“ povedal Meijer. „Nie je to úžasné? Takže naše vlastné správanie je v skutočnosti súčasťou spätnej väzby.
To znamená, že vonkajšie signály by sa potenciálne mohli použiť na správne narušenie vnútorných telesných rytmov. Svetlo je prvým kandidátom, ale úlohu zohrávajú aj ďalšie faktory, ako napríklad cvičenie, teplota a čas jedla.
Úroveň svetla, farby
Prelomové objavy v zobrazovacej technológii, ktoré tím využil, umožnili pozorovať SCN v nevídaných detailoch.
Zistenia naznačujú, že bunky denných hlodavcov reagujú na svetlo menej ako bunky ich nočných príbuzných.
„To naznačuje, že denné zvieratá a ľudia potrebujú na to, aby mali dostatok svetla pre svoje hodiny, viac svetla ako nočné zvieratá,“ povedal Meijer.
V samostatnom výskume sa ukázalo, že úroveň svetla ovplyvňuje syntézu serotonínu u denných potkanov silnejšie ako u nočných. Keďže serotonín ovplyvňuje náladu, emócie a chuť do jedla, takéto zistenia môžu mať vplyv na ľudské poruchy, ako je depresia.
Tím tiež našiel viac priamych dôkazov o tom, že cirkadiánne hodiny sú ovplyvňované rôznymi farbami svetla, nielen modrou časťou viditeľného spektra, ktorá je často obviňovaná zo škodlivých účinkov umelého nočného osvetlenia a obrazoviek elektronických zariadení.
Modré svetlo je známe tým, že narúša cirkadiánny rytmus a ľudia sa namiesto únavy cítia čulí. Z farieb, ktoré tím testoval, však na cirkadiánne hodiny vplývalo aj zelené a oranžové svetlo a len fialové svetlo malo malý vplyv.
‚Je to tak trochu varovanie, že ak nechcete narušiť svoje hodiny, nemôžete sa vyhýbať len modrému svetlu,‘ povedal Meijer.
Celosvetové dôsledky
Výsledkom oboch projektov je oveľa podrobnejšie pochopenie presných mechanizmov vnútorných biologických hodín u živých tvorov a ich významu pre fungovanie človeka a iných živočíchov.
Zistenia môžu viesť k novým, účinným odporúčaniam na zlepšenie životného štýlu a ochranu prírodného prostredia.
Meijer zdôraznil význam toho, ako tieto veci ovplyvňujú nielen ľudí, ale aj všetky ekosystémy.
‚Po miliardách rokov evolúcie je cyklus svetla a tmy pre zvieratá dobrý,‘ povedala. ‚Teraz vrháme svetlo na Zem, akoby bolo neškodné – a ono nie je.‘
Redakcia Vášeň v tebe.
Súvisiace články:
Nalejte do misky, zalejte vodou a ponorte nohy. Po 20 minútach budú mäkké a hebké
Ovsené alebo mandľové? Ktoré mlieko je lepšie pre vaše zdravie?
