Практичне застосування біологічних ритмів

Значення біологічних годин

Біологічний годинник корисні для організму перш за все тому, що дозволяють йому пристосовувати свою активність до періодичних змін у навколишньому середовищі. Наприклад, краб, уникає світла під час відливу, автоматично буде шукати притулок, яке захистить його від чайок та інших хижаків, які видобувають їжу на обнажившемся з-під води субстраті. Почуття часу, властиве бджолам, координує їх виліт за пилком і нектаром з періодом розкриття квіток. Аналогічним чином, циркадианный ритм підказує глибоководним морським тваринам, коли настає ніч і можна піднятися ближче до поверхні, де більше їжі.

Крім того, біологічний годинник дозволяють багатьом тваринам знаходити напрямок, користуючись астрономічним орієнтирами. Це можливо, тільки якщо відомо одночасно положення небесного тіла та часом доби. Наприклад, у Північній півкулі сонце опівдні знаходиться точно на півдні. В інші години, щоб визначити південний напрямок, треба, знаючи положення сонця, зробити кутову поправку, залежну від місцевого часу. Використовуючи свої біологічні годинники, деякі птахи, риби і багато комахи регулярно виконують такі «розрахунки».

Не доводиться сумніватися, що перелітним птахам, щоб знаходити дорогу до дрібних островів в океані, потрібні навігаційні здібності. Ймовірно, вони використовують свої біологічні годинники для визначення не тільки напрямки, але й географічних координат.

Проблеми, пов'язані з навігацією, постають не тільки перед птахами. Регулярні тривалі міграції здійснюють тюлені, кити, риби і навіть метелики.

Практичне застосування біологічних ритмів

Ріст і цвітіння рослин залежать від взаємодії між їх біологічними ритмами змінами і середовищних факторів. Наприклад, цвітіння стимулюється головним чином тривалістю світлого і темного періодів доби на певних стадіях розвитку рослини. Це дозволяє відбирати культури, придатні для тих чи інших широт і кліматичних умов, а також виводити нові сорти. У той же час відомі успішні спроби зміни біологічних ритмів рослин у потрібному напрямку. Наприклад, птицемлечник аравійський (Ornithogallum arabicum), квітучий звичайно в березні, можна змусити розпускатися під Різдво - у грудні.

З поширенням далеких повітряних подорожей багато зіткнулися з феноменом десинхронізації. Пасажир реактивного літака, швидко перетинає кілька часових поясів, зазвичай відчуває почуття втоми і дискомфорту, пов'язане з «перекладом» своїх біологічних годин на місцевий час. Подібна десинхронізація спостерігається у людей, які переходять з однієї робочої зміни в іншу. Більшість негативних ефектів обумовлено при цьому присутністю в організмі людини не однієї, а багатьох біологічних годин. Зазвичай це непомітно, оскільки всі вони «захоплюються» одним і тим же добовим ритмом зміни дня і ночі. Однак при зсуві його по фазі швидкість перенастроювання різних ендогенних годин неоднакова. В результаті сон настає, коли температура тіла, швидкість виділення калію нирками та інші процеси в організмі ще відповідають рівню неспання. Таке неузгодженість функцій в період адаптації до нового режиму веде до підвищеної стомлюваності.

Накопичується все більше даних, які свідчать про те, що тривалі періоди десинхронізації, наприклад при частих перельотах з одного часового поясу в інший, шкідливі для здоров'я, проте наскільки великий цей шкоду, поки не ясно. Коли зсуву по фазі уникнути не можна, розсинхронізацію можна звести до мінімуму, правильно підібравши швидкість настання зсуву.

Біологічні ритми мають очевидне значення для медицини

Добре відомо, наприклад, що сприйнятливість організму до різних шкідливих впливів коливається залежно від часу доби. У дослідах щодо введення мишам бактеріального токсину показано, що опівночі його смертельна доза вище, ніж опівдні. Аналогічним чином змінюється чутливість цих тварин до алкоголю і рентгенівського опромінення. Сприйнятливість людини теж коливається, проте в протифазі: його організм беззахисною всього опівночі. Вночі смертність прооперованих хворих втричі вище, ніж вдень. Це корелює з коливаннями температури тіла, яка у людини максимальна вдень, а у мишей - вночі.

Такі спостереження наводять на думку, що лікувальні процедури слід узгоджувати з ходом біологічних годин, і певні успіхи тут вже досягнуті. Труднощі в тому, що біологічні ритми людини, особливо хворої, поки що недостатньо досліджені. Відомо, що при багатьох захворюваннях - від раку до епілепсії - вони порушуються; яскравий тому приклад - непередбачувані коливання температури тіла у хворих. Поки біологічні ритми та їх зміни як слід не вивчені, використовувати їх на практиці, очевидно, не можна. До цього варто додати, що в деяких випадках десинхронізація біологічних ритмів може бути не тільки симптомом хвороби, але й однією з її причин.