Zmiany cykliczne, na przykład związane z rytmem dzień - noc, są nieodłączną cechą otaczającej nas przyrody. W 2017 roku, za odkrycie molekularnych mechanizmów kontrolujących rytmy okołodobowe, Nagrodę Nobla z dziedziny fizjologii i medycyny otrzymali Jeffry C. Hall, Michael Rosbash oraz Michael W. Young.

Więcej o nauce?! Dołącz do profilu strony. www NAUKA.uj.edu.pl na Facebooku 

Dobowy cykl dnia i nocy wynika z ruchu obrotowego Ziemi oraz z rocznego cyklu zmian pór roku, związanym z obiegiem Ziemi wokół Słońca. W odpowiedzi na te zjawiska organizmy wykształciły szereg mechanizmów zdolnych do „odczytywania” czasu, umożliwiających przystosowanie do zmiennych warunków środowiska. W toku ewolucji wykształciły one różnorodne rytmy biologiczne, pozwalające na dostosowanie ich własnych procesów fizjologicznych i biochemicznych do zmian środowiskowych.

NOBLE 2017:
Fizyka - fale grawitacyjne
Chemia - mroźny mikroskop

Ciekawe? Przeczytaj także o prowadzonych na UJ badaniach nad rytmem dobowym: Plastyczna architektura mózgu

Wewnętrzny czasomierz

Rytmy biologiczne zachodzą w różnym czasie. Poziom niektórych hormonów oraz enzymów, temperatura ciała, ekspresja okreśłonych genów, a także pory snu i czuwania zaliczane są do rytmów okołodobowych. Owulacja czy hibernacja są rytmami długookresowymi, czyli dłuższymi od 24 godzin. Wszystko, co łączy rytmy biologiczne to fakt, że są one generowane wewnątrz organizmu, a nie są bezpośrednim wynikiem zmian zachodzących w środowisku zewnętrznym.

- „Wewnętrznym mechanizmem sterującym rytmiką procesów życiowych wszystkich organizmów, także człowieka jest zegar biologiczny. Generuje on rytmikę okołodobową - o okresie zbliżonym do 24 godzin, działa jak zegarek, którym posługujemy się na co dzień i funkcjonujemy zgodnie z jego wskazaniami” – wyjaśnia chronobiolog, prof. Elżbieta Pyza z Uniwersytetu Jagiellońskiego. - „Zegar wewnętrzny daje nam też sygnały w ciągu doby (np. pory snu) i jeżeli ich nie ignorujemy, sprzyja to zdrowiu i dobremu samopoczuciu. Zaburzenia zegara i jego desynchronizacja prowadzą do rozwoju wielu chorób” – dodaje badaczka.

Muszka z dużym potencjałem

Działanie zegara biologicznego możliwe jest dzięki procesom zachodzącym na poziomie komórki, opartym na cyklicznej ekspresji genów (czyli ich aktywność lub pasywności).  Molekularny mechanizm zegara okołodobowego został najpierw poznany u muszki owocowej. - „Jest ona dobrym modelem badawczym, ponieważ jej genom jest dobrze poznany i można stosunkowo łatwo manipulować genami, badając ich funkcje” – wyjaśnia prof. Pyza.

Tegoroczni Nobliści, prowadząc badania nad muszką owocówką, zidentyfikowali kilka genów, które kontrolują rytm okołodobowy, wpływając na jego stabilność i funkcje, a także wyjaśnili mechanizm synchronizacji zegara biologicznego ze światłem.

W 2018 roku prof. Rosbash wygłosi w Krakowie wykład podczas konferencji Neurofly. Noblista opowiadał będzie właśnie o molekularnych mechanizmach zegara biologicznego u muszki owocowej.

Dzięki odkryciom nagrodzonych badaczy chronobiologia stała się dynamicznie rozwijającą się dziedziną nauki. Również w kierowanym przez prof. Elżbietę Pyzę Zakładzie Biologii i Obrazowania Komórki na Uniwersytecie Jagiellońskim prowadzone są zaawansowane badania nad poznaniem mechanizmów sterujących rytmami biologicznymi.

„Prowadzimy badania wpływu różnych czynników na mechanizm zegara, jak również samego zegara na różne procesy m. in. na te, zachodzące w układzie immunologicznym. Ponadto badamy dobowe zmiany strukturalne w mózgu muszki i myszy, które znajdują się pod kontrolą zegara. Wiemy np., że zegar wewnętrzny generuje dobowe zmiany kształtu i wielkości komórek nerwowych, jak również liczby połączeń pomiędzy komórkami, które wpływają na funkcjonowanie mózgu. W badaniach tych współpracowaliśmy z tegorocznym Noblistą, prof. Michaelem Rosbashem” – odpowiada prof. Pyza.

Ciekawe? Przeczytaj także: Po co nam gorączka?

ENGLISH VERSION