Время в биологии. Биологическое время и возраст

Биологи́ческие ри́тмы (биоритмы) (от греческого βίος - bios , «жизнь» и ῥυθμός - rhythmos , «любое повторяющееся движение, ритм» ) - периодически повторяющиеся изменения характера и интенсивности биологических процессов и явлений. Они свойственны живой материи на всех уровнях её организации - от молекулярных и субклеточных до биосферы. Являются фундаментальным процессом в живой природе. Одни биологические ритмы относительно самостоятельны (например, частота сокращений сердца, дыхания), другие связаны с приспособлением организмов к геофизическим циклам - суточным (например, колебания интенсивности деления клеток, обмена веществ, двигательной активности животных), приливным (например, открытие и закрытие раковин у морских моллюсков, связанные с уровнем морских приливов), годичным (изменение численности и активности животных, роста и развития растений и др.)

Наука, изучающая роль фактора времени в осуществлении биологических явлений и в поведении живых систем, временнýю организацию биологических систем, природу, условия возникновения и значение биоритмов для организмов называется - биоритмология . Биоритмология является одним из направлений, сформировавшегося в 1960-е гг. раздела биологии - хронобиологии . На стыке биоритмологии и клинической медицины находится так называемая хрономедицина , изучающая взаимосвязи биоритмов с течением различных заболеваний, разрабатывающая схемы лечения и профилактики болезней с учетом биоритмов и исследующая другие медицинские аспекты биоритмов и их нарушений.

Биоритмы подразделяются на физиологические и экологические . Физиологические ритмы, как правило, имеют периоды от долей секунды до нескольких минут. Это, например, ритмы давления, биения сердца и артериального давления. Экологические ритмы по длительности совпадают с каким-либо естественным ритмом окружающей среды.

Биологические ритмы описаны на всех уровнях, начиная от простейших биологических реакций в клетке и заканчивая сложными поведенческими реакциями. Таким образом, живой организм является совокупностью многочисленных ритмов с разными характеристиками. По последним научным данным, в организме человека выявлено около 400 [ ] суточных ритмов.

Адаптация организмов к окружающей среде в процессе эволюционного развития шла в направлении как совершенствования их структурной организации, так и согласования во времени и пространстве деятельности различных функциональных систем. Исключительная стабильность периодичности изменения освещенности, температуры, влажности, геомагнитного поля и других параметров окружающей среды, обусловленных движением Земли и Луны вокруг Солнца, позволила живым системам в процессе эволюции выработать стабильные и устойчивые к внешним воздействиям временны́е программы, проявлением которых служат биоритмы. Такие ритмы, обозначаемые иногда как экологические , или адаптивные (например, суточные, приливные, лунные и годовые), закреплены в генетической структуре. В искусственных условиях, когда организм лишен информации о внешних природных изменениях (например, при непрерывном освещении или темноте, в помещении с поддерживаемыми на одном уровне влажностью, давлением и т. п.) периоды таких ритмов отклоняются от периодов соответствующих ритмов окружающей среды, проявляя тем самым свой собственный период.

Историческая справка

О существовании биологических ритмов людям известно с древних времен.

Теория «трёх ритмов»

Академические исследователи отвергли «теорию трёх биоритмов». Теоретическая критика излагается, например, в научно-популярной книге признанного специалиста в хронобиологии Артура Уинфри . К сожалению, авторы научных (не научно-популярных) трудов не сочли нужным специально уделить время критике, однако ряд публикаций (на русском языке это, например, сборник под редакцией Юргена Ашоффа , книга Л. Гласса и М. Мэки и другие источники) позволяют сделать вывод, что «теория трёх биоритмов» лишена научных оснований. Гораздо убедительнее, однако, экспериментальная критика «теории». Многочисленные экспериментальные проверки 1970-80-х годов полностью опровергли «теорию» как несостоятельную. В настоящее время «теория трёх ритмов» научным сообществом не признаётся и рассматривается как псевдонаука .

Благодаря широкому распространению «теории трёх ритмов», слова «биоритм» и «хронобиология » нередко ассоциируются с псевдонаукой. На самом деле хронобиология представляет собой научную доказательную дисциплину, лежащую в традиционном академическом русле исследований, а путаница возникает в связи с неверным использованием названия научной дисциплины по отношению к псевдонаучной теории.

См. также

Примечания

βίος (неопр.) . A Greek-English Lexicon . Perseus.
Henry George Liddell, Robert Scott. ῥυθμός (неопр.) . A Greek-English Lexicon . Perseus.

Современное понимание биологического времени исходит из признания собственного времени у биологических систем. Это время проявляется в виде времени частей организма, времени особи, времени смены поколений без изменения формы жизни и времени смены форм жизни одновременно со сменой поколений (эволюционное время) . Обладая относительной автономией, биологическое время, в первую очередь время особи, измеряется собственными часами, в качестве которых выступают разного рода ритмические процессы, протекающие в субклеточных структурах, клетках, тканях, органах, физиологических системах. Соотнося собственное время с мировым временем (физическим временем внешнего мира), живые системы отражают последнее в собственной временной структуре. Но так как не существует чистого, пустого времени, а есть время длительности материальных процессов, то соотношения внешнего (мирового) и внутреннего времени - это соотношения длительности внешних и внутренних процессов.

Будучи формой существования материи, время вместе с тем овеществляется («опредмечивается») в тех или иных материальных процессах, и живые системы отражают внешнее, мировое время в той мере, в какой их внутренние и жизненные (метаболические, физиологические) процессы отражают процессы внешнего мира. С другой стороны, внутреннее, биологическое время автономно в той мере, в какой автономны процессы жизнедеятельности данной живой системы. Будучи неразрывно связанной с внешним миром (средой), выступая как элемент системы «организм-среда», живая система не растворяется в этой среде, а сохраняет свою выделенность из среды, противостоит ей. Являясь порождением среды, живая система есть инобытие этой среды, ее избирательно накопленная история. Поэтому противостояние организма среде носит не абсолютный, а относительный характер с сохранением общности в коренном, главном. Основные законы течения времени едины для внешнего мира и для живых систем. Однако проявления этих законов в живых системах обладают определенной спецификой. Как выделившийся из среды, порожденный ею сгусток организованной материи, живая система сохраняет свою выделенность из среды, свою качественную определенность - несмотря на «натиск» среды, которому она (живая система) противостоит, - по той, в частности, причине, что время в живой системе течет иначе, чем во внешнем мире (если бы это было не так, живая система немедленно растворилась бы во внешнем мире).

Быстро текущие внутренние жизненные процессы представляют собой уплотненное инобытие (и отображение) медленно текущих процессов внешнего мира.

Сиюминутный отражательный акт живой системы, представляющей собой в известном смысле накопленное время, на всех этапах - на входе, в центральных звеньях, на выходе - воплощает в себе диалектическое нераздельное единство прошлого, настоящего и будущего. Действительное содержание сиюминутного отражения - не просто ответ на внешнее воздействие, а строящийся на основе прошлого ответ-прогноз, по необходимости предвосхищающий будущее и привносящий его в настоящее.

Организм лишь относительно автономен, в конечном счете организм есть элемент системы «среда-организм». Поэтому его отражательная деятельность - это по существу самоотражение системы «среда-организм». Олицетворяя активное начало этой системы, организм своей деятельностью предопределяет ее движение и развитие. В ходе эволюции организм приобрел специализированный аппарат отражения - нервную систему. Обеспечивая интеграцию частей организма в единое целое, нервная система вместе с тем обеспечивает эффективное использование этих частей (и организма в целом) в организации деятельности, основанной на отражении, осуществляемом ее высшими отделами. Хотя возникший в эволюции специализированный аппарат отражения - нервная система - в дальнейшем подчиняет себе свою основу, телесную организацию, нервная система в своей отражательной деятельности сохраняет и совершенствует главное и исходное свойство биологического отражения - его направленный предвосхищающий характер. Активность отражения в том и состоит, что все, в том числе высокоорганизованные, живые системы, обладающие нервной системой, вносят в отражение нечто свое. Это «свое» и есть направляемое потребностью опережение.

равномерная длительность класса соравномерных биологических процессов живого организма. Мысль о том, что природа живых организмов обусловлена прежде всего спецификой временной организации протекающих в них процес сов, была высказана еще в середине XIX века Карлом Эрнстом фон Бэром1. Некоторые исследователи пытались ввести в научный обиход понятия «биологическое время» (Вернадский В.И.), «физиологическое время» (леконт дю Нуйи), «органическое время» (Бакман Г.). Однако недостаточная разработанность философского учения о времени не позволила определить вводимые понятия таким образом, чтобы ими можно было пользоваться при экспериментальных и теоретических исследованиях подобно тому, как в физике используется понятие «время». Ближе всего к адекватному пониманию биологического времени подошли исследователи, которые обнаружили, что если в качестве самотождественной единицы длительности использовать периоды какихлибо повторяющихся процессов живого организма, то можно выявить специфические закономерности его развития. Особенно значительные результаты на таком пути исследований получены Т.А. Детлаф1, которая в 1960 г. совместно с братом - физиком А. А. Детлафом - выступила с предложением использовать при изучении эмбрионального развития пойкилотермных животных в качестве единицы измерения времени длительность одного митотического цикла периода синхронных делений дробления, обозначенную ими? и 0 получившую по инициативе А.А. Нейфаха наименование «детлаф»2. Т.А. Детлаф разработала методику хронометрирования развития живых организмов в единицах биологического времени? и использовала ее 0 при изучении многих видов пойкилотермных животных3. Однако до последнего времени оставался открытым вопрос о правомерности квалификации подобных единиц длительности как единиц особого типа времени, поскольку, будучи длительностями периодов циклических процессов живых организмов, они подвержены случайным колебаниям, тогда как на протяжении всей истории развития понятия времени равномерность рассматривается как одно из важнейших свойств времени. Анализ понятия и критериев равномерности убедительно показал, что равномерность есть соотносительное свойство сравниваемых между собой материальных процессов и что в принципе возможно существование неограниченного множества удовлетворяющих критериям равномерности классов соравномерных процессов (КСП), каждый из которых в соответствующей области материальной действительности обладает свойствами равномерности и пригоден для введения единиц длительности и практического измерения времени1. При этом выяснилось, что КСП могут существовать в таких целостных высокоинтегрированных материальных системах, в которых материальные процессы настолько тесно взаимосвязаны и сопряжены, что ведут себя как единый поток, синхронно и пропорционально ускоряясь и замедляясь под воздействием различных и, в том числе, случайным образом изменяющихся факторов. Именно такого рода системами являются живые организмы. О наличии в живых организмах классов соравномерных биологических процессов свидетельствуют исследования Т.А. Детлаф и ее коллег. Они установили, что с изменением температуры среды дли тельности различных этапов эмбрионального развития пойкилотермных жи вотных изменяются пропорционально и что эта закономерность имеет фунда ментальный характер, охватывая процессы всех структурных уровней органи зации эмбриона. Как отмечает Т.А. Детлаф, «... с изменением температуры про порцио нально изменяется длительность процессов, имеющих самую разную природу и осуществляющихся на разных уровнях организации организма: внут риклеточном (молекулярном и ультраструктурном), клеточном (при делении клеток и их дифференцировке), на уровне морфогенетических движений, про цессов индук ции и органогенеза»2. Иными словами, вся совокупность биологических процессов, из которых складывается развитие эм бриона, ведет себя как единый целостный процесс. В нем имеются как сравнительно медленные (протекающие на кле точном уровне процессы деления клеток и их дифференци ровка), так и весьма быстрые, протекающие на внутриклеточном, молекуляр ном уровне, к которым относятся, например, ферментативные реакции внутри клеточного метаболизма. Достаточно очевидно, что если бы на каких-то структурных уровнях организации эмбриона нарушалась синхронность и пропорциональность изме нения темпов биологических процессов, то это разрушило бы закономерное течение всего потока процессов формирования и раз вития живого организма. Указывая на это обстоятельство, Т.А. Детлаф подчеркивает: «Не будет преувеличе нием, если мы скажем, что без этой способности пойки лотермные организмы вообще не могли бы существовать в меняющихся усло виях внешней среды: если бы раз ные компоненты комплекса процессов, из ко торых складывается любой этап разви тия, изменялись асинхронно, то это при водило бы к возникновению нарушений нормального развития, а на более поздних стадиях - к на рушению нормального функционирования организма. Не случайно, что одной из первых реакций зародышей на приближение к границам оптимальных тем ператур является десинхронизация отдельных процессов развития» (Там же). Биологическое и физическое время взаимно стохастичны, поскольку единицы биологического времени представляют собой длительности таких повторяющихся биологических процессов, которые, будучи измеренными в единицах физического времени, меняются случайным образом, в зависимости от случайных изменений характеристик окружающих условий. Процессы функционирования и развития живых организмов даже генетически достаточно далеких друг от друга биологических видов при хронометрировании их в единицах собственного биологического времени подчиняются единым законам функционирования и развития2. В настоящее время становится все более очевидным, что раскрыть сущность жизни и научиться математически описывать ее как особое движение мате рии невозможно без введения в понятийный аппарат биологии понятия биологического времени. Хронометрируя и теоретически описывая биологические процессы в единицах биологического времени, можно будет пробиться сквозь внешнюю стохастичность процессов к тем динамическим законам, по которым в соответствии с заданной генетической программой идет развитие организма. Такой вывод подтверждается результатами более чем столетних исследований развития живых организмов и протекающих в них биологических процессов с использованием специфических единиц длительности. Впервые особую единицу длительности, названную им «пластохроном», ввел немецкий ботаник E. Аскенази1, который определил ее как период заложения одного зачатка метамера2 «стеблевой единицы». В дальнейшем единицу измерения длительности «пластохрон» применяли К. Торнтвейт1, Д.А. Сабинин2, Е.Ф. Марковская и Т.Г. Харькина (Марковская, Харькина 1997) и др. При изучении эмбрионального развития живых организмов одним из первых особые единицы длительности предложил И.И. Шмальгаузен3. Однако использованные И.И. Шмальгаузеном единицы длительности, связанные с определенным изменением объема зародыша, оказались применимы только при изучении роста организма, а не его развития. Некоторые исследователи в качестве единицы длительности используют ту или иную долю от полного времени эмбрионального развития. К таким единицам относится, например, «1% DT» (DT - Development Time - время развития), которая применялась при изучении развития эмбрионов осетровых рыб (Детлаф, Гинзбург, 1954), домашних птиц (Еремеев, 1957, 1959), насекомых (Striebel, 1960; Ball, 1982; Mori, 1986). И хотя она применима только при изучении организмов, которые выходят из яйцевых оболочек на одной и той же стадии развития, тем не менее позволяет открыть многие закономерности эмбрионального развития исследуемых животных. Так, Г.П. Еремеев, изучая зародышевое развитие разных видов птиц, время наступления этапов развития выразил в долях периода от откладки яйца до вылупления. В результате оказалось, что у таких домашних птиц, как куры, утки, гуси, индейки, а также у та ких птиц, как чибис, голубь домашний, крачка черная, одни и те же эта пы зародышевого развития при измерении времени указанным выше спо собом наступают «одновременно», тогда как в единицах астрономиче ского времени разница в длительности от дельных этапов развития у раз ных птиц достигает многих суток. В начале 80-х годов Ю.Н. Городиловым было предложено в качестве единицы длительности при изучении временных закономерностей развития костистых рыб использовать «отрезок времени, за который происходит приращение единичного сомита в течение метамеризации комплекса осевого зачатка зародыша от 1 до 60 сомитов» (Городилов, 1980, с. 471). В бактериологии существует мнение, что «для оценки процессов роста и развития бактерий целесообразно использовать не привычное и стабильное фи зическое время, а вариабельное время генерации (?)...»1. К сожалению, введенные рядом биологов единицы биологического времени слишком крупны для того, чтобы математически моделировать более фундаментальные биологические процессы живого организма2. Имеются веские основания считать, что биологические (биохимические и биофизические) процессы живого организма начинаются с каталитических циклов ферментативных реакций внутриклеточного метаболизма. Еще в начале 60-х годов ХХ столетия Христиансен привел убедительные аргументы в пользу когерентности каталитических циклов всех участвующих в катализе конкретной биохимической реакции молекул фермента3. При этом естественно предположить, что большую часть периода каталитического цикла макромолекулы фермента находятся в стабильных конформациях, а реагирующая среда пребывает в жидкокристаллическом состоянии4, при котором максимально заторможены перемещения молекул в реагирующей среде. лишь на короткие, строго дозированные моменты конформационных переходов макромолекул фермента реагирующая среда приходит в жидкое состояние, возбужденное конформационными изменениями макромолекул фермента1. При этом интенсивно протекают процессы диффузии молекул в реагирующей среде. Таким образом, вполне правомерным является представление, согласно которому каталитические циклы всех участвующих в биохимической реакции молекул фермента протекают синхронно, в силу чего каталитический цикл представляет собой обладающий биологическим значением элементарный акт биохимической реакции, а длительность этого цикла - далее неделимый квант биологического времени. В пределах квантов биологического времени нет биологических процессов, а имеют место физические взаимодействия атомов и элементарных частиц и физико-химические процессы, однако они не могут свободно протекать в силу структурных и организационных ограничений, которые накладывает на них живая клетка. В частности, нормальному течению физических и физико-химических процессов мешает принципиальная стохастичность длительности каталитических циклов, которая разрушает нормальное функционирование во внутриклеточной реагирующей среде физических законов и как бы переподчиняет эту среду действию биологических законов. Биологическое время исторично и иерархически многоуровнево. В процессе онтогенетического развития каждый живой организм, начиная с единственной оплодотворенной яйцеклетки, постепенно превращается в сложную иерархически многоуровневую материальную систему со специфическими закономерностями временной организации процессов на разных уровнях. Вопрос о том, являются ли биологические времена разных иерархических уровней лишь разными масштабными уровнями одного и того же времени или на разных уровнях возникают качественно разные биологические времена, на сегодняшний день остается открытым. Что касается биологического времени надорганизменных структур живой материи, то оно качественно отличается от биологического времени живых организмов. Основными единицами времени надорганизменных структур живой материи, видимо, могут служить длительности жизни следующих друг за другом поколений соответствующих живых организмов, как предполагают многие исследователи. При этом речь должна идти не об усредненной на все времена длительности жизни поколений живых организмов, а о длительности жизни поколений, реально сменяющих друг друга в непосредственно текущем настоящем времени, поскольку именно изменения (в единицах физического времени) длительностей существования следующих друг за другом поколений, рассматриваемых как конгруэнтные единицы, превращают их в единицы специфического времени, тогда как усредненные и содержащие постоянное число единиц физического времени периоды жизни поколений представляют собой единицы физического времени. В современной биологии, как и во всех естественных науках, используется Международная система единиц физических величин (СИ). Переход в биологии от физического к биологическому времени равносилен замене одной из фундаментальных единиц - секунды - на соответствующую единицу биологического времени. В силу взаимной стохастичности физического и биологического времени, производные величины, в размерностях которых имеется размерность физического времени «секунда», превратятся в стохастические переменные величины. Аналогичным образом в пределах биологических систем и процессов перестанут существовать и все физические константы, в размерностях которых фигурирует «секунда». По мере познания живой материи и выявления собственно биологических законов проявятся свои, биологические производные величины и константы, в размерностях которых будут находиться размерности биологического времени. В частности, с переходом при математическом описании биологических процессов к биологическому времени лишится смысла понятие «равномерного пространственного перемещения» и возникнет необходимость разработки представления о «биологическом пространстве» живого организма, равные расстояния в котором определяются не в пространственных, а во временных единицах. См.: «Историчность времени»; «Многоуровневость времени»; «Относительность равномерности времени»; «Физическое время». лит. Детлаф Т.А. Температурно-временные закономерности развития пойкилотермных животных. - М.: Наука, 2001. - 211 с. Хасанов И.А. Феномен времени. Часть I. Объективное время. - М., 1998. Хасанов И.А. Время: природа, равномерность, измерение. - М.: Прогресс Традиция, 2001. Хасанов И.А. Биологическое время. - М., 1999. - 39 с. // http://www.chronos. msu.ru/RREPORTS/khasanov_biologicheskoe.pdf Ильгиз А. Хасанов

Можно ли замедлять и ускорять биологическое время ? Замедлять его биологи уже частично умеют. Достаточно охладить организм, и живые сбавят свой ход, а то и совсем остановятся, при повышении же восстанавливают обычный ритм. Ученые давно думают над тем, как на заданный срок останавливать биологические часы у космонавтов. В таком состоянии они могут достигнуть самых отдаленных планет, почти не старея за время пути. А вот ускорить биологическое время пока значительно сложнее.

Как же сконцентрировать биологическое время? Ученые-биологи определили, что своеобразным концентратором биологического времени служат особые вещества, называемые биогенными стимуляторами. Механизм биологических часов, по-видимому, один и тот же у всех организмов, исключая бактерии, которые вообще не "приобрели" часов. Но разве с одинаковой скоростью протекают жизненные процессы у одноклеточных и многоклеточных организмов? Ведь у одних жизнь длится день, у других – столетие.

Вот коловратка – микроскопическое, но многоклеточное существо. Некоторые ее виды живут всего одну неделю. За эту неделю коловратка успевает вырасти и состариться. Так как же идет биологическое время у этой коловратки, как у человека или в 3 тыс. раз быстрее?

Сама природа дала исследователю прибор, который позволяет следить за течением биологического времени в живом организме, не входя непосредственно в его жизнь и не нарушая взаимосвязи в его структуре. Прибор этот – процесс деления самой . Скорость ее деления косвенно говорит и об обмене веществ внутри ее, и о времени, в котором она живет. Деление клетки дает и еще более важную информацию – где находится механизм, управляющий ходом биологического времени в живом.

На первый взгляд кажется несколько странным, что слон, человек, мышь и другие млекопитающие, так сильно различающиеся по размерам и по продолжительности жизни, первые шаги на жизненном пути делают с одинаковой скоростью.

Если рассматривать первые шаги жизни в развитии от одной клетки и сравнивать мышь и слона, то оказывается, что слон живет 60 лет, мышь – 2–3 года. Эмбриональное развитие у мыши – 21 день, а у слона – 660, почти 2 года. Все начинается одновременно, но как по-разному заканчивается. Может быть, у клетки мыши биологическое время сразу же побежало быстрее, и она в несколько раз обогнала по развитию зародыш слона? Нет, это не так. И мышонок, и слоненок первые 7 дней развиваются с одинаковой скоростью. Но почему же в первую неделю у зародышей слона и мыши одинаково идут биологические часы?

Оказалось, что в этот период почти у всех зародышей млекопитающих биологические часы поставлены как бы на "собачку". Наследственные механизмы – гены, регулирующие скорость роста и обмена веществ, в это время не работают.

Сначала зародыш набирает клеточную массу, в которой затем придется строить различные органы. Как только начинается строительство органов, словно бы заводится пружина часов. Каждый завод делается теперь с осторожностью и не до конца. Вся работа биологических часов идет под контролем генетического аппарата, и чем сложнее становится организм по мере развития, тем с большей четкостью гены выдают информацию. Организм начинает довлеть над работой биологических часов, и действие различных гормонов еще более замедляет биологическое время. У эмбриона, биологические часы которого не сдерживаются так сильно генетическим аппаратом и гормональными влияниями, потому что у него еще не развилась эндокринная система.

А можно ли снять тормоз времени у взрослого организма и заставить его жить быстрее? Может быть, есть такие вещества, которые концентрируют время, а проще и вернее сказать, снимают тормоз времени? Вся опасность в этом случае сводится к нарушению биологических часов. Ускорение обмена веществ и деления клеток должно быть гармоничным и обязательно в пределах нормы. Обмен веществ в живых клетках проходит всегда с несколько меньшей скоростью, клетка обладает довольно большими резервами на случай опасности. Значит, если дать сигнал опасности, то клетка частично снимет свой временной тормоз и все процессы в ней пойдут с увеличенной скоростью. Для этого необходимо воздействовать непосредственно на те гены, которые регулируют скорости химических взаимодействий огромных биомолекул внутри клетки.

Как же подать клетке сигнал опасности? В процессе эволюции в клетках организма выработался механизм, воспринимающий продукты распада, которые получаются от страдающих по соседству клеток. Поскольку у живых существ молекулярные механизмы восприятия опасности однотипны, при наличии продуктов распада ускорят свой ход биологические часы, как животных, так и растений. Вот почему листья алоэ, выдержанные в темноте, или ткани животных, находящиеся несколько дней в при 4 0 C, содержат уже вещества, способные ускорить обмен веществ в клетках организма, в который они будут введены.

Человек в самом начале эмбрионального развития живет в ускоренном биологическом времени. По мере его развития биологическое время замедляется. После рождения оно еще продолжает идти несколько скорее, чем у взрослого человека. К старости же людям кажется, что время "стоит на месте". Уж не включается ли здесь в работу на полную мощь тормоз времени – гены времени?

Устройства биологических часов столь же различны, как устройства секундомера и солнечных часов. Некоторые из них точны и стабильны, другие не очень надёжны, одни управляются планетарными циклами, другие - молекулярными...

Механизм измерения времени замыкается через цепь: кора - стриатум - толамус - кора... впрыскивание дофамина играет важную роль в кодировании временного интервала... Марихуана снижает уровень дофамина и тем самым замедляет время. Такие наркотики, как кокаин и метамфетамин, повышают уровень дофамина и ускоряют ход часов, измеряющих длительность интервала. Адреналин и другие стрессовые гормоны действуют так же, и поэтому в неблагоприятной ситуации секунда может показаться часом. В состоянии глубокой сосредоточенности или сильного эмоционального возбуждения система может быть полностью заблокирована и тогда кажется, что время остановилось или даже не существует вовсе. Таймер способен работать в подсознании или подчиняться сознательному управлению... Точность таймера интервалов от 5 до 60%.

К счастью, есть более точные часы - циркадные (от лат. circa - вокруг и diem - день). Они заставаляют нас подчиняться циклам смены дня и ночи, вызванным вращением Земли... Температура тела регулярно повышается к вечеру и падает за несколько часов до утреннего пробуждения. Кровяное давление начинает расти между 6 и 7 часами. По утрам секреция стрессового гармона картизона в 10-20 раз выше, чем ночью. Призывы к мочеиспусканию и работа кишечника обычно подавляются ночью и возобновляются утром... Суточные циклы сохраняются в каждой клетке нашего тела... Изменения цикла составляют не более 1%. Для установления суточного цикла свет не нужен, однако он необходим для синхронизации этих запрограммированных часов с естественным суточным циклом.

Два кластера по 10000 нервных клеток, расположенных в гипоталамусе, являются местом расположения часов... эти центры называются супрахиазматическим ядром (СХЯ). Джозеф Такахаши из Северо-Западного университета... считает, что в наших органах есть осцилляторы, функционирующие независимо от осцилляторов в нашем мозгу... Приспособление суточных ритмов к внезапному изменению часового пояса может потребовать нескольких дней или даже недель... "Совы"... Даже если они могут отсыпаться днем, их глубинными ритмами продолжают управлять СХЯ, и поэтому эти ритмы "спят" ночью... можно произвольно наладить свой сон, но нереально самим установить время изменения уровня мелатонина и картизона.

Несоответствие режима дня его продолжительности может стать причиной сезонного эмоционального расстройства. В США с октября по март у каждого двадцатого это заболевание вызывает апатию, усталость, увеличение веса, раздражительность... Все наши беды происходят оттого, что мы не ложимся спать с наступлением темноты и не встаем с восходом солнца... Если сезонные ритмы столь сильно проявляются у животных и если у людей есть необходимые органы для их выражения, то почему мы их потеряли? Майкл Менакер полагает, что у нас их и вовсе не было "ведь мы жили в тропиках, а на поведение многих тропических животных смена времен года почти не влияет. Они в них не нуждаются, поскольку сами сезоны почти неотличимы"... Причина, определяющая продолжительность менструального цикла, неизвестна. То, что она соответствует продолжительности лунного цикла, лишь совпадение.

Естественная продолжительность жизни не может быть связана только с генетикой вида... Высокая скорость метаболизма может укоротить жизнь, при этом не обязательно, что крупные животные с медленным метаболизмом переживут мелких... В качестве хронометра, отмечающего конец жизни рассмотрим... митотические часы. Они следят за митозом - процессом, в котором одна клетка делится на две... Клетки, выращиваемые в культуре, подвергаются от 60 до 100 митотическим делениям, после чего процесс останавливается... В 1997 г. Седайви заявил, что смог заставить человеческие фибропласты совершить от 20 до 30 лишних циклов деления за счет мутации единственного гена. Этот ген (р21) кодирует синтез белка, реагирующего на измеения структур, называемых теломерами, которые закрывают концы хромосом. При каждом делении от теломеров отщепляются и теряются фрагменты. Биологи полагают, что клетки стареют, когда теломеры становятся меньше определенной длины... Клетки, способные игнорировать короткие теломеры становятся раковыми. Задача р21 и теломеров - заставить клетки прекратить деление, прежде чем они станут злокачественными. В действительности старение клеток может продлевать жизнь, а не вести к концу. В настоящее время связь между укорочением теломеров и старением нельзя считать доказанной. Для большинства клеток нет необходимости делиться. Белые кровяные тельца, борющиеся с инфекциями и предшественники спермы - исключение. Многие старые люди умирают от простых болезней. Дряхление... может быть связано со старением имунной системы... Потеря теломеров - лишь одно из многих повреждений, получаемых клетками при делении... Клетки, претерпевшие многократное деление, содержат больше генетических ошибок, чем молодые... Так что не удивительно, что организм ставит предел митозу. И попытки обмануть процесс старения клеток, вероятно, не приведут к бессмертию.