Тайна биоритмов раскрыта. За что дали «Нобеля» по физиологии и медицине в этом году

«Биологические часы»

Нобелевская премия троим американским ученым – Джеффри Холлу, Майклу Росбашу и Майклу Янгу – была присуждена «за открытие молекулярных механизмов контроля циркадных ритмов».

Циркадные ритмы (от лат. circa – около, кругом и лат. dies – день), которые описывают циклические колебания интенсивности различных биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи, открыл в конце XVIII века французский геофизик, астроном и хронобиолог Жан-Жак Дорту де Меран.

Ученый обратил внимание на то, что если орхидею поместить в затемненное помещение, то ее листья еще несколько дней продолжают разворачиваться и сворачиваться в суточном периоде точно так же, как если бы растение находилось на свету и реагировало на восход и закат солнца. Позже ученые выяснили, что подобные проявления периодичности наблюдаются и у других живых организмов.

Природа этих «биологических часов» была не понятна, инструментария для исследования этого феномена в то время не было, и интерес к нему угас. Вновь вернулись к этой теме уже в XX столетии. Часть ученых считала, что за циркадные ритмы ответственны внешние факторы, другие полагали, что все механизмы кроются внутри организма и от внешней среды работа «биологических часов» никак не зависит.

Точка в этом споре была поставлена в начале 80-х годов, когда было доказано, что за работу «биочасов» отвечают гены. Калифорнийские ученые Рональд Конопка и Сеймур Бензер определили у мушек-дрозофил ген, названный ими period, который определяет время бодрствования и сна. Этих ученых уже нет в живых, Джеффри Холл и Майкл Росбаш являются их учениками. Холл, Росбаш и Янг (последний свои результаты получил в Рокфеллеровском институте независимо от Холла и Росбаша) описали механизм работы гена period.

Выводы ученых были подтверждены также опытами на грызунах. Было установлено, что колебания активности выделенных генов (выяснилось, что их несколько), отвечающих за биоритмы, зависят только от времени суток и наличие или отсутствие света на этот процесс не влияет. В то же время Янг определил белок (позже оказалось, что этих белков несколько), который реагирует на освещенность и корректирует работу «внутренних часов». Проще говоря, если живой организм оказался в темном помещении, то его «биологические часы» продолжают «тикать» практически в прежнем ритме и в то же время организм человека, сменившего часовой пояс, постепенно адаптируется к смене дня и ночи в новых условиях.

Практическое применение

Биологических ритмов, которые управляют жизнью организма, довольно много – годичные, сезонные, месячные, суточные и так далее. Процессы, происходящие в живых организмах, синхронизированы с вращением Земли вокруг оси и вокруг Солнца; влияют на биоритмы также и другие периодические явления в природе. Циркадные ритмы сказываются на выработке инсулина в организме в течение суток, влияют на метаболизм, кровяное давление, умственную активность, сердечный ритм так далее.

Считается доказанным, что регулярное нарушение циркадных ритмов повышает риск заболевания сахарным диабетом. Есть гипотеза, что сбой биоритмов ответственен (повышает вероятность заболевания) за онкологию и инсульты, есть и противники таких предположений, которые утверждают, что подобная взаимосвязь ничем не подтверждена.

Открытие, которое сделали Холл, Росбаш и Янг, описывает общую схему действия механизма циркадных ритмов, однако есть еще множество деталей в работе этого механизма, которые на сегодняшний день не понятны. Ученые говорят о том, что, возможно, в будущем управление циркадными ритмами позволит регулировать активность людей, которые вынуждены работать в ночную смену, будут придуманы эффективные фармпрепараты для людей с нарушением сна и тому подобное. Предвидеть какие-либо более глобальные применения этому открытию пока не берется никто.

Удивительного в этом нет ничего. К примеру, в начале тридцатых годов прошлого века Эйнштейн и Резерфорд не верили в то, что можно получать энергию из расщепляемого атома и публично заявляли об этом. А примерно через десять лет был построен первый ядерный реактор, а через 20 лет была пущена первая в мире АЭС.

Тем не менее, факт присуждения кому-либо Нобелевской премии отнюдь не означает, что лауреат добился каких-то выдающихся результатов в науке или общественной жизни. Ученые говорят, что основания, по которым присуждается «Нобель», последние десятилетия носят не только научный характер.

Присуждение премий сопровождается повышенным информационным «шумом», открытия и заслуги лауреатов объявляются выдающимися, а сами лауреаты – едва ли не гениями. И что любопытно, в области экономических наук, например, о таких «гениях» по большей части забывают почти сразу же после вручения «Нобеля», а их экономические прогнозы перестают «попадать в цель». Что вызывает вопросы по поводу критериев, на основании которых Нобелевский комитет выбирает будущих лауреатов.

Тем не менее, пресса уже вовсю подсчитывает экономические выгоды, которые может принести открытие циркадных ритмов. К примеру, Forbes публикует исследования о потерях мировой экономики по причине нарушения режима сна у человека. По данным издания, потери экономики США из-за недосыпа измеряются сотнями миллиардов долларов, в Японии оцениваются суммой 75–135 млрд долларов, в Канаде, Германии и Великобритании – немного меньше. И очень жаль, что исследователи не сообщили, каким чудесным образом им удалось вычислить убытки от недосыпа. Ведь когда один известный российский политический и хозяйственный деятель решил перевести стрелки часов на час вперед, «взбунтовался» тот самый циркадный ритм у коров, не хотелось им доиться на час раньше положенного. Пришлось обратно стрелки переводить. Так вот, в этом случае убытки от новаторской деятельности «повелителя времени» подсчитать так и не удалось, во всяком случае, в открытых источниках об этом информации нет. Так что конкретно для российской экономики (или для медицины, в частности) оценить перспективы и экономический эффект от возможного внедрения результатов открытия американских ученых крайне затруднительно.