Как биологические часы приспосабливаются к белым ночам
Биологические часы северных дрозофил ориентируются во времени суток не по свету, а по температуре.
Мы часто слышим о том, как много зависит у нас от суточных, или циркадных, ритмов, и как важно поддерживать эти ритмы, то есть вовремя ложиться спать, вовремя есть и т. д. И мы много раз писали, как они устроены, в том числе и с молекулярно-генетической точки зрения: есть несколько генов и, соответственно, белков, активность которых меняется в течение суток. Поскольку суточные гены и белки управляют множеством других генов, то так и получается, что от суточных ритмов у нас зависят и гормоны, и иммунитет, обмен веществ, температура тела, не говоря уже о мозге.
Но наши биологические часы не автономны, они должны сверяться со временем суток. А время суток проще всего определить по освещению вокруг. В сетчатке даже есть специальные клетки, которые, по-видимому, напрямую сообщают сведения о времени суток в особый центр в мозге — супрахиазмальное ядро, которое следит за часовыми механизмами во всех других органах и тканях. И тут у многих наверняка возникает вопрос: продолжительность дня и ночи в течение года меняется, и, например, на широте Санкт-Петербурга вообще начинаются белые ночи. Как суточные часы справляются с такими изменениями в освещённости? У тех, кто живёт у полярного круга (они ведь продолжают работать) физиология организма всё равно меняется днём и ночью. В механизме часов должна быть какая-то хитрость, позволяющая не обращать внимания на белую ночь.
О такой хитрости на примере мух дрозофил пишут в Nature Communications сотрудники Вестфальского университета имени Вильгельма в Мюнстере. Известно, что у одного из часовых генов дрозофил есть вариант, возникший не позже 300 и не раньше 3000 лет назад. Он возник на юге Европы, но потом ушёл на север — в том смысле, что мухи с этим вариантом гена встречаются преимущественно в северных широтах. Исследователям удалось показать, что альтернативный часовой ген помогает согласовать суточные ритмы с изменениями температуры. На самом деле биологические часы и так прислушиваются к окружающей температуре, но свет для них главнее. Тот вариант гена, который есть в северных популяциях дрозофил, позволяет забыть о свете и ориентироваться только на температуру. Ведь даже в месяцы полярного дня воздух всё равно охлаждается в белую ночь и нагревается днём.
Было бы интересно узнать, какой корректирующий механизм работает зимой, когда темноты становится больше чем света — ведь не все же животные на севере погружаются в спячку, мигрируют на юг или заблаговременно гибнут. И ещё интересно узнать, есть ли какие-то подобные корректирующие механизмы у людей, хотя люди, впрочем, могут сами себе устраивать свет и темноту, так что никаких специальных хитростей в часах нам, может быть, и не надо.
