Muda katika biolojia. Wakati na umri wa kibaolojia

Midundo ya kibaolojia (biorhythms)(kutoka kwa Kigiriki βίος - wasifu, "maisha" na ῥυθμός - rhythmos, "harakati yoyote inayorudiwa, mdundo") - kurudia mara kwa mara mabadiliko katika asili na ukubwa wa michakato na matukio ya kibaolojia. Wao ni tabia ya viumbe hai katika ngazi zote za shirika lake - kutoka kwa Masi na subcellular hadi biosphere. Wao ni mchakato wa msingi katika asili hai. Baadhi ya midundo ya kibaolojia ni huru (kwa mfano, mzunguko wa mikazo ya moyo, kupumua), zingine zinahusishwa na urekebishaji wa viumbe kwa mizunguko ya kijiografia - kila siku (kwa mfano, kushuka kwa kiwango cha mgawanyiko wa seli, kimetaboliki; shughuli za magari wanyama), mawimbi (kwa mfano, ufunguzi na kufungwa kwa makombora katika moluska ya baharini yanayohusiana na kiwango mawimbi ya bahari), kila mwaka (mabadiliko ya idadi na shughuli za wanyama, ukuaji na maendeleo ya mimea, nk)

Sayansi inayosoma jukumu la sababu ya wakati katika utekelezaji matukio ya kibiolojia na katika tabia ya mifumo ya maisha, shirika la muda mifumo ya kibiolojia, asili, hali ya tukio na umuhimu wa biorhythms kwa viumbe inaitwa biorhythmology. Biorhythmology ni moja ya maeneo ambayo iliundwa katika miaka ya 1960. sehemu ya biolojia - chronobiolojia. Katika makutano ya biorhythmology na dawa ya kliniki ni kinachojulikana kama chronomedicine, ambayo inasoma uhusiano wa biorhythms na mwendo wa magonjwa mbalimbali, inakuza matibabu na kuzuia magonjwa kwa kuzingatia biorhythms na kujifunza wengine. nyanja za matibabu biorhythms na usumbufu wao.

Biorhythms imegawanywa katika kisaikolojia na mazingira. Midundo ya kisaikolojia, kama sheria, ina vipindi kutoka kwa sehemu ya sekunde hadi dakika kadhaa. Hizi ni, kwa mfano, rhythms ya shinikizo la damu, moyo na shinikizo la damu. Midundo ya kiikolojia inalingana kwa muda na mdundo wowote wa asili mazingira.

Midundo ya kibayolojia imeelezewa katika viwango vyote, kuanzia rahisi zaidi athari za kibiolojia katika ngome na kuishia na tata athari za tabia. Kwa hivyo, kiumbe hai ni mkusanyiko wa midundo mingi yenye sifa tofauti. Kulingana na data ya hivi karibuni ya kisayansi, takriban 400 [ ] midundo ya circadian.

Urekebishaji wa viumbe kwa mazingira katika mchakato maendeleo ya mageuzi alikuwa akielekea katika kuziboresha shirika la muundo, na uratibu katika muda na nafasi ya shughuli za mbalimbali mifumo ya kazi. Utulivu wa kipekee wa mzunguko wa mabadiliko katika mwanga, joto, unyevu, uwanja wa kijiografia na vigezo vingine vya mazingira vilivyoamuliwa na harakati za Dunia na Mwezi kuzunguka Jua, viliruhusu mifumo hai katika mchakato wa mageuzi kukuza mipango thabiti na sugu ya mvuto wa nje, udhihirisho wake ambao ni biorhythms. Midundo kama hiyo, wakati mwingine huteuliwa kama mazingira, au adaptive (kwa mfano, diurnal, tidal, mwezi na mwaka), ni fasta katika muundo wa maumbile. Katika hali ya bandia, wakati mwili umenyimwa habari kuhusu nje mabadiliko ya asili(kwa mfano, kwa taa inayoendelea au giza, katika chumba kilicho na unyevu, shinikizo, nk. iliyohifadhiwa kwa kiwango sawa), vipindi vya rhythms vile hutoka kwenye vipindi vya rhythms sambamba ya mazingira, na hivyo kuonyesha kipindi chao wenyewe.

Rejea ya kihistoria

Kuhusu kuwepo midundo ya kibiolojia watu wanajulikana tangu zamani.

Nadharia ya "midundo mitatu"

Watafiti wa kitaaluma wamekataa "nadharia ya biorhythms tatu." Uhakiki wa kinadharia yamebainishwa, kwa mfano, katika kitabu maarufu cha sayansi na mtaalamu anayetambulika katika kronobiolojia, Arthur Winfrey. Kwa bahati mbaya, waandishi wa kazi za kisayansi (sio maarufu za sayansi) hawakuona kuwa ni muhimu kutumia wakati wa kukosoa, hata hivyo, idadi ya machapisho (kwa Kirusi hii ni, kwa mfano, mkusanyiko uliohaririwa na Jurgen Aschoff, kitabu na L. . Glass na M. Mackie na vyanzo vingine) huruhusu kuhitimisha kwamba "nadharia ya biorhythms tatu" haina msingi wa kisayansi. Kinachoshawishi zaidi, hata hivyo, ni ukosoaji wa majaribio wa "nadharia". Majaribio mengi ya majaribio katika miaka ya 1970 na 80 yalikanusha kabisa "nadharia" kama isiyoweza kutegemewa. Hivi sasa, nadharia midundo mitatu» jumuiya ya kisayansi haitambuliwi na inachukuliwa kama pseudoscience.

Shukrani kwa kuenea « nadharia ya tatu rhythms", maneno "biorhythm" na "chronobiology" mara nyingi huhusishwa na pseudoscience. Kwa kweli, kronobiolojia ni taaluma ya kisayansi inayotegemea ushahidi ndani ya mkondo wa kitamaduni wa kitaaluma, na mkanganyiko unatokea kwa sababu ya matumizi yasiyo sahihi ya jina. nidhamu ya kisayansi kuhusiana na nadharia ya pseudoscientific.

Angalia pia

Vidokezo

1. βίος (haijafafanuliwa) . Lexicon ya Kigiriki-Kiingereza. Perseus.
2. Henry George Liddell, Robert Scott. ῥυθμός (haijafafanuliwa) . Lexicon ya Kigiriki-Kiingereza. Perseus.

Uelewa wa kisasa wa wakati wa kibaolojia unatokana na utambuzi wa wakati wa mifumo ya kibaolojia. Wakati huu unajidhihirisha katika mfumo wa wakati wa sehemu za kiumbe, wakati wa mtu binafsi, wakati wa mabadiliko ya vizazi bila kubadilisha aina ya maisha, na wakati wa mabadiliko ya aina za maisha wakati huo huo na mabadiliko ya vizazi. wakati wa mageuzi). Na uhuru wa jamaa, wakati wa kibaolojia, kwanza kabisa, wakati wa mtu binafsi hupimwa saa yako mwenyewe, ambazo ni aina mbalimbali michakato ya rhythmic, inayotokea katika miundo ya subcellular, seli, tishu, viungo, mifumo ya kisaikolojia. Kuhusianisha wakati wao wenyewe na wakati wa ulimwengu (wakati wa kimwili wa ulimwengu wa nje), mifumo hai huonyesha mwisho katika muundo wao wa wakati. Lakini kwa kuwa hakuna wakati safi, tupu, lakini kuna wakati wa muda wa michakato ya nyenzo, basi uwiano wa nje (ulimwengu) na wakati wa ndani ni uwiano wa muda wa michakato ya nje na ya ndani.

Kwa kuwa aina ya uwepo wa maada, wakati wakati huo huo unafanyika ("imepangwa") katika michakato fulani ya nyenzo, na mifumo hai huonyesha ya nje, wakati wa dunia kwa kiwango ambacho michakato yao ya ndani na muhimu (metabolic, physiological) inaonyesha michakato ya ulimwengu wa nje. Kwa upande mwingine, wakati wa ndani, wa kibaolojia ni wa kujitegemea kwa kiasi kwamba michakato ya maisha ya mfumo fulani wa maisha ni ya uhuru. Kuwa na uhusiano usioweza kutenganishwa na ulimwengu wa nje (mazingira), kufanya kazi kama sehemu ya mfumo wa "kiumbe-mazingira", mfumo wa maisha haina kuyeyuka katika mazingira haya, lakini huhifadhi kutengwa kwake na mazingira na kuyapinga. Kuwa bidhaa ya mazingira, mfumo wa maisha ni kiumbe kingine cha mazingira haya, historia yake iliyokusanywa kwa hiari. Kwa hiyo, upinzani wa viumbe kwa mazingira sio kabisa, lakini jamaa katika asili, na uhifadhi wa kawaida katika msingi, jambo kuu. Sheria za msingi za mtiririko wa wakati ni sawa kwa ulimwengu wa nje na kwa mifumo ya maisha. Hata hivyo, maonyesho ya sheria hizi katika mifumo ya maisha yana maalum fulani. Kama tone la jambo lililopangwa, lililotenganishwa na mazingira na kuzalishwa nayo, mfumo wa maisha huhifadhi kutengwa kwake na mazingira, uhakika wake wa ubora - licha ya "mashambulio" ya mazingira, ambayo (mfumo hai) hupinga - kwa sababu, hasa, kwamba wakati katika mfumo wa maisha unapita tofauti kuliko katika ulimwengu wa nje (kama hii sivyo, mfumo wa maisha ungeweza kufuta mara moja katika ulimwengu wa nje).

Haraka ya sasa ya ndani michakato ya maisha inawakilisha hali nyingine iliyofupishwa (na tafakari) ya michakato inayotiririka polepole ya ulimwengu wa nje.

Kitendo cha muda cha kutafakari cha mfumo wa maisha, ambayo ni kwa maana fulani wakati uliokusanywa, katika hatua zote - kwenye mlango, katika viungo vya kati, kwenye njia ya kutoka - inajumuisha umoja wa dialectical usioweza kutenganishwa wa siku za nyuma, za sasa na za baadaye. Maudhui halisi ya tafakuri ya muda sio tu jibu ushawishi wa nje, na utabiri wa majibu uliojengwa kwa misingi ya zamani, ambayo lazima inatarajia siku zijazo na kuileta katika sasa.

Kiumbe kinajitegemea tu; hatimaye, kiumbe ni kipengele cha mfumo wa "mazingira-kiumbe". Kwa hiyo, shughuli yake ya kutafakari kimsingi ni kutafakari binafsi kwa mfumo wa "mazingira-kiumbe". Kubinafsisha kanuni hai ya mfumo huu, kiumbe, kupitia shughuli zake, huamua harakati na maendeleo yake. Wakati wa mageuzi, mwili ulipata vifaa maalum vya kutafakari - mfumo wa neva. Kwa kuhakikisha kuunganishwa kwa sehemu za mwili kwa ujumla mmoja, mfumo wa neva wakati huo huo unahakikisha matumizi mazuri ya sehemu hizi (na mwili kwa ujumla) katika kuandaa shughuli kulingana na kutafakari uliofanywa na idara zake za juu. Ingawa vifaa maalum vya kutafakari vilivyoibuka katika mageuzi - mfumo wa neva - baadaye hutiisha msingi wake, shirika la mwili, mfumo wa neva katika shughuli zake za kutafakari huhifadhi na kuboresha mali kuu na asili ya tafakari ya kibaolojia - tabia yake ya kutarajia iliyoelekezwa. Shughuli ya kutafakari ina ukweli kwamba kila kitu, ikiwa ni pamoja na kupangwa sana, mifumo ya maisha ambayo ina mfumo wa neva, kuleta kitu chao wenyewe kwenye tafakari. Hii "ya mtu" ni mapema inayoongozwa na hitaji.

muda sawa wa darasa la michakato ya kibiolojia ya kiumbe hai. Wazo kwamba asili ya viumbe hai imedhamiriwa kimsingi na shirika maalum la muda la michakato inayotokea ndani yao ilionyeshwa nyuma katika katikati ya 19 karne na Karl Ernst von Baer1. Watafiti wengine walijaribu kuanzisha katika matumizi ya kisayansi dhana za "wakati wa kibiolojia" (V.I. Vernadsky), "wakati wa kisaikolojia" (Leconte du Nouilly), "wakati wa kikaboni" (G. Backman). Walakini, maendeleo duni ya fundisho la falsafa ya wakati haukuturuhusu kufafanua dhana zilizoletwa kwa njia ambayo zinaweza kutumika katika majaribio na. utafiti wa kinadharia sawa na jinsi dhana ya "wakati" inavyotumika katika fizikia. Walio karibu zaidi na uelewa wa kutosha wa wakati wa kibaolojia walikuwa watafiti ambao waligundua kwamba ikiwa vipindi vya michakato yoyote ya kurudia ya kiumbe hai hutumiwa kama kitengo cha muda cha kufanana, basi mifumo maalum ya ukuaji wake inaweza kutambuliwa. Matokeo muhimu hasa katika mstari huu wa utafiti yalipatikana na T.A. Detlaf1, ambaye mnamo 1960, pamoja na kaka yake, mwanafizikia A. A. Detlaf, walikuja na pendekezo la kutumia muda wa mzunguko mmoja wa mitotic wa kipindi cha mgawanyiko wa synchronous cleavage, ulioteuliwa nao, kama kitengo cha kipimo cha wakati wakati wa kusoma. maendeleo ya embryonic ya wanyama poikilothermic? na 0 ilipokelewa kwa mpango wa A.A. Jina la Neifakh ni "detlaf"2. T.A. Je, Detlaff alitengeneza mbinu ya kuweka muda wa ukuzaji wa viumbe hai katika vitengo vya wakati wa kibiolojia? na kuitumia 0 katika utafiti wa aina nyingi za wanyama poikilothermic3. Walakini, hadi hivi karibuni ilibaki swali wazi juu ya uhalali wa kuhitimu vitengo sawa vya muda kama vitengo aina maalum wakati, kwa kuwa, kuwa muda wa vipindi vya michakato ya mzunguko wa viumbe hai, huwa chini ya mabadiliko ya nasibu, wakati katika historia ya maendeleo ya dhana ya wakati, usawa unazingatiwa kama moja ya mali muhimu zaidi wakati. Uchambuzi wa dhana na vigezo vya usawa umeonyesha kwa hakika kwamba usawa ni mali ya uunganisho ya michakato ya nyenzo ikilinganishwa na kila mmoja na kwamba, kimsingi, inawezekana kuwepo kwa seti isiyo na kikomo ya madarasa ya michakato ya ushirikiano (CSP) ambayo inakidhi. vigezo vya usawa, ambayo kila moja katika eneo linalolingana la ukweli wa nyenzo ina mali ya usawa na inafaa kwa kuanzishwa kwa vitengo vya muda na kipimo cha vitendo wakati1. Wakati huo huo, iliibuka kuwa CSP inaweza kuwa katika mifumo kamili, iliyojumuishwa sana ya nyenzo, ambayo michakato ya nyenzo imeunganishwa kwa karibu sana na kuunganishwa hivi kwamba hufanya kama mtiririko mmoja, kwa usawa na kwa usawa kuharakisha na kupungua chini ya ushawishi wa anuwai. na, ikijumuisha mambo yanayobadilika bila mpangilio. Viumbe hai ni aina hii ya mfumo. Uwepo wa madarasa ya michakato ya kulinganishwa ya kibaolojia katika viumbe hai inathibitishwa na masomo ya T.A. Detlaff na wenzake. Waligundua kuwa pamoja na mabadiliko ya halijoto ya mazingira, muda wa hatua mbalimbali za ukuaji wa kiinitete cha wanyama poikilothermic hubadilika sawia na kwamba muundo huu ni wa asili, unaofunika michakato katika viwango vyote vya kimuundo vya shirika la kiinitete. Kama ilivyoonyeshwa na T.A. Detlaff, "... na mabadiliko ya joto, muda wa michakato ambayo ina asili tofauti sana na inafanywa saa viwango tofauti shirika la mwili: intracellular (molekuli na ultrastructural), seli (wakati wa mgawanyiko wa seli na utofautishaji), katika ngazi ya harakati morphogenetic, michakato ya introduktionsutbildning na organogenesis"2. Kwa maneno mengine, seti nzima ya michakato ya kibaolojia ambayo hufanya ukuaji wa kiinitete hufanya kama moja mchakato mzima. Ina zote mbili polepole (inapita kwenye gundi) kiwango kamili michakato ya mgawanyiko wa seli na utofautishaji) na zile za haraka sana, zinazotokea kwenye kiwango cha seli, kiwango cha Masi, ambayo ni pamoja na, kwa mfano, athari za enzymatic ndani ya kimetaboliki ya seli. Ni dhahiri kabisa kwamba kama saa fulani viwango vya muundo Ikiwa shirika la kiinitete lilitatizwa, usawazishaji na uwiano wa mabadiliko katika viwango vya michakato ya kibaolojia ungevurugika, hii ingeharibu mtiririko wa asili wa mtiririko mzima wa michakato ya malezi na ukuzaji wa kiumbe hai. Akiashiria hali hii, T.A. Detlaff anakazia hivi: “Haingekuwa kutia chumvi tukisema kwamba bila uwezo huo wa kunywa, viumbe vyenye joto kali hangeweza kuwepo katika hali zinazobadilika-badilika.” mazingira ya nje: ikiwa vipengele tofauti vya uchangamano wa michakato inayounda hatua yoyote ya maendeleo vilibadilishwa kwa usawa, hii ingesababisha kutokea kwa ukiukaji. maendeleo ya kawaida, na katika hatua za baadaye - kwa usumbufu wa utendaji wa kawaida wa mwili. Si kwa bahati kwamba mojawapo ya athari za kwanza za viinitete kukaribia mipaka ya halijoto bora ni kutolandanishwa kwa michakato ya ukuaji wa mtu binafsi” (Ibid.). Wakati wa kibaolojia na wa kimwili ni wa stochastic, kwa kuwa vitengo vya wakati wa kibaolojia vinawakilisha muda wa michakato hiyo ya kurudia ya kibaolojia, ambayo, ikipimwa katika vitengo vya wakati wa kimwili, hubadilika kwa nasibu, kulingana na mabadiliko ya nasibu katika sifa za hali ya mazingira. Michakato ya utendaji na maendeleo ya viumbe hai, hata vinasaba mbali kabisa kutoka kwa kila mmoja aina za kibiolojia zinapowekwa katika vitengo vya wakati wao wenyewe wa kibaolojia, zinatii sheria zinazofanana za utendakazi na maendeleo2. Hivi sasa, inazidi kuwa dhahiri kuwa haiwezekani kufichua kiini cha maisha na kujifunza kuelezea kihisabati kama harakati maalum ya jambo bila kuanzisha dhana ya wakati wa kibaolojia katika vifaa vya dhana ya biolojia. Kwa kuweka wakati na kinadharia kuelezea michakato ya kibaolojia katika vitengo vya wakati wa kibaolojia, itawezekana kuvunja ugumu wa nje wa michakato kwa wale. sheria zenye nguvu, kulingana na ambayo viumbe huendelea kwa mujibu wa mpango fulani wa maumbile. Hitimisho hili linathibitishwa na matokeo ya zaidi ya karne ya utafiti katika maendeleo ya viumbe hai na michakato ya kibiolojia inayotokea ndani yao kwa kutumia vitengo maalum vya muda. Kwa mara ya kwanza, kitengo maalum cha muda, ambacho alikiita "plastochron," kilianzishwa na mtaalamu wa mimea wa Ujerumani E. Askenazi1, ambaye alifafanua kuwa kipindi cha kuundwa kwa rudiment moja ya "kitengo cha shina" cha metamer2. Baadaye, kitengo cha kipimo cha muda "plastochron" kilitumiwa na K. Thornthwaite1, D.A. Sabinin2, E.F. Markovskaya na T.G. Kharkina (Markovskaya, Kharkina 1997), nk Wakati wa kujifunza maendeleo ya embryonic ya viumbe hai, I.I alikuwa mmoja wa kwanza kupendekeza vitengo maalum vya muda. Schmalhausen3. Walakini, iliyotumika I.I. Vitengo vya muda vya Schmalhausen, vinavyohusishwa na mabadiliko fulani katika kiasi cha kiinitete, kiligeuka kutumika tu wakati wa kusoma ukuaji wa kiumbe, na sio ukuaji wake. Watafiti wengine hutumia sehemu moja au nyingine ya muda wote wa ukuaji wa kiinitete kama kitengo cha muda. Sehemu kama hizo ni pamoja na, kwa mfano, "1% DT" (DT - Wakati wa Maendeleo), ambayo ilitumika katika kusoma ukuaji wa viini vya sturgeon (Detlaf, Ginzburg, 1954), kuku (Eremeev, 1957, 1959), wadudu ( Striebel, 1960 Mpira, 1982; Na ingawa inatumika tu wakati wa kusoma viumbe vinavyoibuka kutoka kwa ganda la yai katika hatua sawa ya ukuaji, hata hivyo inaruhusu sisi kugundua mifumo mingi ya ukuaji wa kiinitete cha wanyama wanaosoma. Kwa hivyo, G.P. Eremeev, akisoma ukuaji wa kiinitete aina tofauti ndege, wakati wa kuanza kwa hatua za ukuaji huonyeshwa kwa sehemu za kipindi kutoka kwa kuwekewa yai hadi kuangua. Kama matokeo, iliibuka kuwa ndege wa nyumbani kama kuku, bata, bukini, bata mzinga, na ndege kama vile lapwing, njiwa wa nyumbani, tern nyeusi, wana hatua sawa za ukuaji wa kiinitete wakati wa kupima wakati kwa njia iliyo hapo juu hufanyika " wakati huo huo,” ambapo katika vitengo vya wakati wa unajimu tofauti katika muda wa hatua za mtu binafsi za ukuaji katika ndege tofauti hufikia siku nyingi. Katika miaka ya 80 ya mapema, Yu.N. Gorodilov alipendekeza kama kitengo cha muda wakati wa kusoma mifumo ya muda ya maendeleo ya samaki teleost kutumia "kipindi cha wakati ambapo ongezeko la somite moja hutokea wakati wa metamerization ya tata ya axial rudiment ya kiinitete kutoka 1 hadi 60. somite” (Gorodilov, 1980, uk. 471). Katika bacteriology, kuna maoni kwamba "kutathmini michakato ya ukuaji na maendeleo ya bakteria, inashauriwa kutumia sio wakati wa kawaida na thabiti wa kimwili, lakini wakati wa kizazi cha kutofautiana (?)...."1. Kwa bahati mbaya, vitengo vya wakati wa kibayolojia vilivyoletwa na idadi ya wanabiolojia ni vikubwa mno kuweza kihisabati kuiga michakato ya kimsingi ya kibayolojia ya kiumbe hai2. Kuna sababu nzuri za kuamini kwamba michakato ya kibaolojia (biokemikali na kibayolojia) ya kiumbe hai huanza na mizunguko ya kichocheo ya athari za enzymatic ya kimetaboliki ya ndani ya seli. Huko nyuma katika miaka ya mapema ya 60 ya karne ya ishirini, Christiansen aliwasilisha hoja zenye kusadikisha kwa ajili ya kuunganika kwa mizunguko ya kichocheo ya molekuli zote za kimeng'enya zinazohusika katika uchochezi wa mmenyuko maalum wa kibayolojia3. Wakati huo huo, ni kawaida kudhani hivyo wengi Wakati wa mzunguko wa kichocheo, macromolecules ya enzyme iko katika muundo thabiti, na kati ya kujibu iko katika hali ya kioevu ya fuwele4, ambayo mienendo ya molekuli katika kituo cha kujibu huzuiwa kwa kiwango kikubwa. Ni kwa muda mfupi tu, uliowekwa kipimo madhubuti wa mabadiliko ya upatanishi wa macromolecules ya kimeng'enya ambapo njia ya kuitikia inaingia. hali ya kioevu, kufurahishwa na mabadiliko ya upatanishi katika macromolecules ya kimeng'enya1. Katika kesi hii, michakato ya uenezaji wa molekuli katika njia ya kujibu huendelea sana. Kwa hivyo, wazo kwamba mizunguko ya kichocheo ya molekuli zote za enzyme zinazoshiriki katika mmenyuko wa biokemikali huendelea kwa usawa ni halali kabisa, kwa sababu ambayo mzunguko wa kichocheo ni umuhimu wa kibiolojia kitendo cha msingi cha mmenyuko wa biokemikali, na muda wa mzunguko huu ni zaidi ya kiasi kisichogawanyika cha muda wa kibiolojia. Ndani ya quanta ya muda wa kibiolojia hakuna michakato ya kibiolojia, lakini hufanyika mwingiliano wa kimwili atomi na chembe za msingi na michakato ya kimwili na kemikali, hata hivyo, haiwezi kuendelea kwa uhuru kutokana na vikwazo vya kimuundo na shirika vinavyowekwa kwao. seli hai. Hasa, mwendo wa kawaida wa michakato ya kimwili na ya physicochemical inazuiwa na stochasticity ya msingi ya muda wa mizunguko ya kichocheo, ambayo huharibu utendaji wa kawaida katika mazingira ya athari ya ndani ya seli. sheria za kimwili na, kama ilivyokuwa, inaweka upya mazingira haya kwa utekelezaji wa sheria za kibiolojia. Wakati wa kibayolojia ni wa kihistoria na wa ngazi nyingi. Katika mchakato wa ukuaji wa ontogenetic, kila kiumbe hai, kuanzia na yai moja lililorutubishwa, polepole hubadilika kuwa ngumu ya ngazi nyingi. mfumo wa nyenzo na mifumo maalum ya shirika la muda la michakato katika viwango tofauti. Swali la iwapo nyakati za kibayolojia za viwango tofauti vya daraja ni viwango tofauti vya vipimo vya wakati mmoja au kama nyakati tofauti za kibayolojia hutokea katika viwango tofauti bado liko wazi leo. Kuhusu wakati wa kibaolojia wa miundo ya juu ya viumbe hai, ni tofauti ya ubora na wakati wa kibaolojia wa viumbe hai. Vitengo vya msingi vya wakati vya miundo ya kiumbe hai ya viumbe hai vinaweza kuwa vipindi vya maisha vya vizazi vilivyofuatana vya viumbe hai vinavyolingana, kama watafiti wengi wanavyodhani. Katika kesi hii, hatupaswi kuwa tunazungumza juu ya maisha ya vizazi vya viumbe hai vilivyowekwa kwa wastani kila wakati, lakini juu ya maisha ya vizazi ambavyo vinafanikiwa kila mmoja katika wakati huu wa sasa, kwani ni mabadiliko (katika vitengo vya wakati wa mwili. ) katika muda wa kuwepo kwa vizazi vilivyofuatana ambavyo huchukuliwa kuwa vitengo vinavyolingana, huvigeuza kuwa vitengo vya wakati maalum, huku vikiwa na wastani na vyenye nambari ya kudumu vitengo vya wakati wa kimwili, vipindi vya maisha ya vizazi ni vitengo vya wakati wa kimwili. KATIKA biolojia ya kisasa, kama katika yote sayansi asilia, kutumika Mfumo wa kimataifa vitengo kiasi cha kimwili(SI). Mpito katika biolojia kutoka wakati wa kimwili hadi wa kibayolojia ni sawa na kuchukua nafasi ya kitengo cha msingi - cha pili - na kitengo sambamba cha muda wa kibiolojia. Kwa sababu ya hali ya kuheshimiana ya wakati wa mwili na kibaolojia, idadi inayotokana, katika vipimo ambayo kuna mwelekeo wa wakati wa kimwili "wa pili", itageuka kuwa stochastic. vigezo. Vile vile, ndani ya mifumo na michakato ya kibiolojia, yote mara kwa mara kimwili, katika vipimo ambavyo "pili" inaonekana. Kwa ujuzi wa viumbe hai na kitambulisho cha sheria za kibiolojia sahihi, kiasi chao cha kibaolojia na vipengele vya kudumu vitaonekana, katika vipimo ambavyo vipimo vya wakati wa kibiolojia vitapatikana. Hasa, na mpito saa maelezo ya hisabati michakato ya kibaolojia kwa wakati wa kibaolojia, wazo la "harakati sawa za anga" litapoteza maana yake na kutakuwa na haja ya kuendeleza wazo la "nafasi ya kibiolojia" ya kiumbe hai, umbali sawa ambamo hazifafanuliwa katika anga, lakini katika vitengo vya muda. Tazama: "Uhistoria wa Wakati"; "Multi-level time"; "Uhusiano wa usawa wa wakati"; " Wakati wa kimwili" lit. Detlaf T.A. Mifumo ya joto na wakati wa maendeleo ya wanyama wa poikilothermic. - M.: Nauka, 2001. - 211 p. Khasanov I.A. Uzushi wa wakati. Sehemu ya I. Muda wa lengo. - M., 1998. Khasanov I.A. Muda: asili, usawa, kipimo. - M.: Mila ya Maendeleo, 2001. Khasanov I.A. Wakati wa kibaolojia. - M., 1999. - 39 p. // http://www.chronos. msu.ru/RREPORTS/khasanov_biologicheskoe.pdf Ilgiz A. Khasanov

Je, inawezekana kupunguza kasi na kuharakisha? wakati wa kibaolojia? Wanabiolojia tayari wana uwezo wa kupunguza kasi. Inatosha kupoza mwili, na walio hai watapunguza kasi yao, au hata kuacha kabisa, lakini wanapoongezeka, watarejesha rhythm yao ya kawaida. Wanasayansi kwa muda mrefu wamekuwa wakifikiria jinsi ya kusimamisha saa ya kibaolojia ya wanaanga kwa kipindi fulani. Katika hali hii, wanaweza kufikia sayari za mbali zaidi, karibu bila kuzeeka wakati wa safari. Lakini kuharakisha wakati wa kibaolojia bado ni ngumu zaidi.

Jinsi ya kuzingatia wakati wa kibaolojia? Wanasayansi wa kibaolojia wameamua kwamba vitu maalum vinavyoitwa vichocheo vya kibiolojia hutumika kama aina ya mkusanyiko wa wakati wa kibiolojia. Utaratibu wa saa ya kibaolojia ni sawa katika viumbe vyote, isipokuwa bakteria, ambayo "haijapata" saa kabisa. Lakini je, michakato ya maisha hutokea kwa kasi sawa katika viumbe vya unicellular na multicellular? Baada ya yote, kwa wengine, maisha huchukua siku, kwa wengine - karne.

Hapa ni rotifer - kiumbe microscopic lakini multicellular. Aina fulani huishi wiki moja tu. Katika wiki hii, rotifer ina wakati wa kukua na kuzeeka. Kwa hivyo wakati wa kibaolojia hupitaje kwenye rotifer hii, kama kwa wanadamu au mara elfu 3 haraka?

Asili yenyewe ilimpa mtafiti kifaa kinachomruhusu kufuatilia kupita kwa wakati wa kibaolojia katika kiumbe hai bila kuingia moja kwa moja katika maisha yake na bila kuvuruga uhusiano katika muundo wake. Kifaa hiki ni mchakato wa mgawanyiko yenyewe. Kiwango cha mgawanyiko wake huzungumza moja kwa moja juu ya kimetaboliki ndani yake na wakati anaishi. Mgawanyiko wa seli unatoa hata zaidi habari muhimu- iko wapi utaratibu unaodhibiti mwendo wa wakati wa kibaolojia katika maisha.

Kwa mtazamo wa kwanza, inaonekana ya kushangaza kwamba tembo, mtu, panya na mamalia wengine, ambao hutofautiana sana kwa ukubwa na matarajio ya kuishi, huchukua hatua zao za kwanza. njia ya maisha fanya kwa kasi ile ile.

Ikiwa tunazingatia hatua za kwanza za maisha katika maendeleo kutoka kwa seli moja na kulinganisha panya na tembo, zinageuka kuwa tembo huishi miaka 60, panya - miaka 2-3. Ukuaji wa kiinitete katika panya ni siku 21, na katika tembo ni 660, karibu miaka 2. Kila kitu huanza kwa wakati mmoja, lakini huisha kwa njia tofauti. Labda wakati wa kibaolojia wa seli ya panya mara moja ulikimbia haraka, na ilikuwa mara kadhaa kwa kasi katika maendeleo kuliko kiinitete cha tembo? Hapana, hiyo si kweli. Panya na tembo mtoto hukua kwa kasi sawa katika siku 7 za kwanza. Lakini kwa nini viinitete vya tembo na panya vina saa sawa za kibaolojia katika wiki ya kwanza?

Ilibadilika kuwa katika kipindi hiki, karibu viini vyote vya mamalia vina saa ya kibaolojia iliyowekwa "mbwa", kama ilivyokuwa. Njia za urithi - jeni zinazodhibiti kiwango cha ukuaji na kimetaboliki - hazifanyi kazi kwa wakati huu.

Kwanza, kiinitete hupata molekuli ya seli, ambayo viungo mbalimbali vitatakiwa kujengwa. Mara tu ujenzi wa viungo unapoanza, ni kana kwamba chemchemi ya saa imejeruhiwa. Kila mmea sasa unafanywa kwa uangalifu na sio kabisa. Kazi yote ya saa ya kibiolojia iko chini ya udhibiti wa vifaa vya urithi, na jinsi kiumbe kinavyozidi kuwa ngumu zaidi kinapoendelea, ndivyo jeni hutoa habari kwa uwazi zaidi. Mwili huanza kutawala utendaji wa saa ya kibiolojia, na hatua ya homoni mbalimbali hupunguza muda wa kibiolojia hata zaidi. Katika kiinitete ambacho saa yake ya kibaolojia haijazuiliwa sana na vifaa vya maumbile na ushawishi wa homoni, kwa sababu bado haijatengeneza mfumo wa endocrine.

Je, inawezekana kuondoa muda wa kuvunja kutoka kwa viumbe vya watu wazima na kuifanya kuishi kwa kasi? Labda kuna vitu vinavyozingatia wakati, au, kwa urahisi zaidi na kwa usahihi zaidi, huondoa kuvunja wakati? Hatari nzima katika kesi hii inakuja kwa usumbufu wa saa ya kibaolojia. Kuongeza kasi ya kimetaboliki na mgawanyiko wa seli lazima iwe na usawa na daima ndani ya mipaka ya kawaida. Kimetaboliki katika seli hai daima hufanyika na kadhaa kasi ya chini, seli ina hifadhi kubwa kabisa katika kesi ya hatari. Hii inamaanisha kwamba ikiwa unatoa ishara ya hatari, kiini kitaondoa sehemu yake ya kuvunja kwa muda na taratibu zote ndani yake zitaendelea kwa kasi iliyoongezeka. Kwa kufanya hivyo, ni muhimu kutenda moja kwa moja kwenye jeni hizo zinazosimamia kasi mwingiliano wa kemikali biomolecules kubwa ndani ya seli.

Unawezaje kutoa kiini ishara ya hatari? Katika mchakato wa mageuzi, seli za mwili zimeunda utaratibu ambao huona bidhaa za kuoza ambazo hupatikana kutoka kwa seli zinazoteseka katika kitongoji. Kwa kuwa viumbe hai vina mifumo sawa ya molekuli ya kutambua hatari, mbele ya bidhaa za kuoza saa za kibiolojia za wanyama na mimea zitaharakisha. Ndiyo maana majani ya aloe yaliyowekwa gizani, au tishu za wanyama zilizohifadhiwa kwa 4 0 C kwa siku kadhaa, tayari zina vyenye vitu vinavyoweza kuharakisha kimetaboliki katika seli za mwili ambazo zitaanzishwa.

Mwanzoni mwa ukuaji wa kiinitete, mtu anaishi katika wakati wa kibaolojia wa kasi. Inapoendelea, wakati wa kibaolojia hupungua. Baada ya kuzaliwa, inaendelea kutokea kwa kasi zaidi kuliko kwa mtu mzima. Watu wanapokuwa wakubwa, inaonekana kwamba wakati “unasimama tuli.” Je, haiwezekani kwamba breki ya muda - jeni za wakati - inakuja kucheza hapa kwa nguvu kamili?

Vifaa vya saa ya kibaolojia ni tofauti na vifaa vya saa ya saa na sundial. Baadhi yao ni sahihi na thabiti, wengine sio wa kutegemewa sana, wengine wanadhibitiwa na mizunguko ya sayari, wengine na Masi ...

Utaratibu wa kupima muda umefungwa kupitia mzunguko: gamba - striatum - tolamus - gamba... sindano ya michezo ya dopamine jukumu muhimu katika kusimba muda wa muda... Bangi hupunguza viwango vya dopamini na hivyo kupunguza kasi ya muda. Dawa za kulevya kama vile kokeni na methamphetamine huongeza viwango vya dopamini na kuongeza kasi ya saa inayopima vipindi. Adrenaline na homoni zingine za mafadhaiko hufanya kwa njia ile ile, na kwa hivyo ndani hali mbaya sekunde inaweza kuonekana kama saa. Katika hali ya mkusanyiko wa kina au msisimko mkali wa kihisia, mfumo unaweza kuzuiwa kabisa na kisha inaonekana kwamba wakati umesimama au hata haipo kabisa. Kipima muda kinaweza kufanya kazi katika fahamu ndogo au kuwa chini ya udhibiti wa fahamu... Usahihi wa kipima muda cha muda ni kutoka 5 hadi 60%.

Kwa bahati nzuri, kuna zaidi saa sahihi- circadian (kutoka Kilatini circa - karibu na diem - siku). Wanatulazimisha kujisalimisha kwa mizunguko ya mchana na usiku inayosababishwa na mzunguko wa Dunia... Joto la mwili huongezeka mara kwa mara jioni na huanguka saa kadhaa kabla ya kuamka asubuhi. Shinikizo la damu huanza kupanda kati ya masaa 6 na 7. Asubuhi, usiri wa homoni ya dhiki cartisone ni mara 10-20 zaidi kuliko usiku. Tamaa ya mkojo na kinyesi kawaida huzuiwa usiku na kuanza tena asubuhi ... Mizunguko ya kila siku huhifadhiwa katika kila seli ya mwili wetu ... Mabadiliko katika mzunguko sio zaidi ya 1%. Mwanga hauhitajiki ili kuanzisha mzunguko wa mzunguko, lakini inahitajika kusawazisha saa hizi zilizopangwa na mzunguko wa asili wa circadian.

Vikundi viwili vya 10,000 kila moja seli za neva, iko katika hypothalamus, ni eneo la saa ... vituo hivi vinaitwa kiini cha suprachiasmatic (SCN). Joseph Takahashi kutoka Chuo Kikuu cha Northwestern... inaamini kwamba kuna oscillators katika viungo vyetu vinavyofanya kazi bila ya oscillators katika akili zetu ... Kurekebisha midundo ya circadian kwa mabadiliko ya ghafla ya eneo la saa inaweza kuchukua siku au hata wiki ... "Bundi"... Ingawa wanaweza kulala wakati wa mchana, midundo yao ya kina inaendelea kudhibitiwa na SCN, na kwa hivyo sauti hizi "hulala" usiku ... unaweza kurekebisha usingizi wako kiholela, lakini sio kweli kuweka wakati wa mabadiliko katika kiwango cha melatonin. na cartisone mwenyewe.

Kutolingana kati ya utaratibu wako wa kila siku na muda wake kunaweza kusababisha ugonjwa wa msimu. Nchini Marekani, kuanzia Oktoba hadi Machi, kwa kila mtu wa ishirini, ugonjwa huu husababisha kutojali, uchovu, kupata uzito, kuwashwa ... Shida zetu zote zinatokana na ukweli kwamba hatuendi kulala baada ya giza na hatuamka. na mawio... Ikiwa midundo ya msimu ni hivyo inaonyeshwa kwa nguvu kwa wanyama na ikiwa wanadamu wana viungo muhimu vya kuelezea, basi kwa nini tumeipoteza? Michael Menaker anaamini kwamba hatukuwa nazo kabisa “baada ya yote, tuliishi katika nchi za hari, na tabia ya wanyama wengi wa kitropiki karibu haiathiriwi na mabadiliko ya misimu Hawawahitaji, kwa kuwa misimu yenyewe ndiyo karibu kutofautishwa”... Sababu inayoamua Muda wa mzunguko wa hedhi haujulikani. Kwamba inalingana na muda mzunguko wa mwezi, bahati mbaya tu.

Uhai wa asili hauwezi kuhusishwa tu na jenetiki za spishi... Kiwango cha juu cha kimetaboliki kinaweza kufupisha maisha, na si lazima kwamba wanyama wakubwa walio na kimetaboliki polepole waishi wale wadogo... Kama kronomita inayoashiria mwisho wa maisha, zingatia ... saa ya mitotiki. Wanafuatilia mitosis, mchakato ambao seli moja hugawanyika katika mbili ... Seli zilizopandwa katika utamaduni hupitia mgawanyiko wa mitotic 60 hadi 100, baada ya hapo mchakato unaacha ... Mwaka wa 1997, Sedaiwi alitangaza kwamba alikuwa na uwezo wa kufanya fibroblasts ya binadamu kufanya 20. hadi mizunguko 30 ya ziada ya mgawanyiko kutokana na mabadiliko ya jeni moja. Jeni hii (p21) husimba usanisi wa protini ambayo hujibu mabadiliko katika miundo inayoitwa telomeres, ambayo hufunga ncha za kromosomu. Kwa kila mgawanyiko, vipande vinagawanywa na kupotea kutoka kwa telomeres. Wanabiolojia wanaamini kwamba seli huzeeka wakati telomeres zinakuwa ndogo. urefu fulani... Seli ambazo zinaweza kupuuza telomeres fupi kuwa saratani. Kazi ya p21 na telomeres ni kulazimisha seli kuacha kugawanyika kabla ya kuwa saratani. Kwa kweli, kuzeeka kwa seli kunaweza kuongeza maisha badala ya kusababisha mwisho. Kwa sasa, uhusiano kati ya kufupisha telomere na kuzeeka hauwezi kuchukuliwa kuthibitishwa. Kwa seli nyingi hakuna haja ya kugawanya. Kupambana na maambukizi ya seli nyeupe za damu na vitangulizi vya manii ni ubaguzi. Wazee wengi hufa kutokana na magonjwa rahisi. Upungufu... unaweza kuhusishwa na kuzeeka kwa mfumo wa kinga... Kupoteza telomere ni moja tu ya uharibifu mwingi ambao seli hupokea wakati wa kugawanyika... Seli ambazo zimepitia mgawanyiko mwingi zina makosa mengi ya kijeni kuliko changa. Kwa hiyo hii haishangazi kwamba mwili huweka kikomo cha mitosis. Na kujaribu kudanganya mchakato wa kuzeeka wa seli labda hautasababisha kutokufa.