Hidup kita diperintah mengikut masa; kami menggunakan masa untuk memberitahu kami apa yang perlu dilakukan. Tetapi jam penggera yang membasuh kita pada waktu pagi atau jam tangan yang memberitahu kita bahawa kita terlambat untuk makan malam adalah jam tangan yang tidak wajar. Biologi kami memberi jawapan kepada pukulan yang lebih purba yang mungkin mula menandakan awal evolusi sepanjang hidup.

Tertanam dalam gen kita, dan hampir semua kehidupan di bumi, adalah arahan untuk a jam biologi yang menandakan laluan sekitar jam 24. Jam biologi atau "jam circadian" membantu masa tidur, kecemasan, mood, kekuatan fizikal, tekanan darah dan banyak lagi.

Di bawah keadaan biasa, kami mengalami corak 24 jam cahaya dan gelap, dan jam circadian kami menggunakan isyarat ini untuk menyelaraskan masa biologi hingga siang dan malam. Jam itu kemudiannya digunakan untuk menjangka permintaan yang berbeza pada hari 24-jam dan fisiologi dan tingkah laku halus sebelum perubahan keadaan. Suhu suhu badan, tekanan darah menurun, prestasi kognitif turun dan keletihan bertambah dengan jangkaan akan tidur. Semasa sebelum subuh, metabolisme ditekankan dengan jangkaan aktiviti meningkat apabila kita bangun.

Jam circadian juga menghentikan semua kejadian pada masa yang sama, memastikan proses biologi berlaku dalam urutan yang sesuai. Untuk sel berfungsi dengan baik, mereka memerlukan bahan yang betul di tempat yang betul pada masa yang tepat.

Beribu-ribu gen perlu dihidupkan dan dimatikan dalam keadaan harmoni. Protein, enzim, lemak, karbohidrat, hormon, asid nukleik dan sebatian lain perlu diserap, dipecahkan, dimetabolisme dan dihasilkan dalam tetingkap masa yang tepat. Tenaga perlu diperoleh dan diperuntukkan kepada pertumbuhan, pembiakan, metabolisme, pergerakan dan pembaikan selular.

Kesemua proses ini, dan banyak lagi, mengambil tenaga dan semua perlu diberi masa untuk masa yang betul pada hari itu. Tanpa jam, biologi kami akan menjadi huru-hara.

. penyelidikan perintis Jeffrey Hall, Michael Rosbash dan Michael Young - menganugerahkan Hadiah Nobel 2017 dalam Fisiologi atau Perubatan awal minggu ini - dengan memberikan pemahaman yang jelas tentang bagaimana jam biologi dalam mana-mana organisma; dalam kes ini, lalat buah.

Bagaimana jam berfungsi

Di tengah-tengah jam adalah "gelung maklum balas negatif" yang terdiri daripada urutan kejadian berikut. Gen jam menghasilkan mesej yang diterjemahkan ke dalam protein. Protein kemudian berinteraksi untuk membentuk kompleks dan bergerak dari sitoplasma sel ke dalam nukleus dan kemudian menghalang gen mereka sendiri. Kompleks protein jam hambat ini kemudian dipecahkan dan gen jam kemudian sekali lagi bebas untuk membuat lebih banyak mesej dan protein segar - dan kitaran itu berterusan setiap hari.

Gelung maklum balas negatif ini menjana irama 24 jam jam pengeluaran dan degradasi protein yang memacu hari biologi dalaman.

Berdasarkan penemuan Hall, Rosbash dan Young dalam lalat buah, gen jam yang sangat serupa kemudiannya ditemui di tikus, manusia dan banyak haiwan lain. Jadi jam biologi yang "semak" di dalam kita adalah sama seperti jam yang terdapat dalam serangga, cacing, ikan dan burung.

Sekarang kita tahu bahawa keistimewaan pagi dan petang individu yang menggambarkan diri mereka sebagai "larks" atau "burung hantu" juga kelihatan berkaitan dengan Perubahan kecil dalam sesetengah gen jam ini sama ada mempercepat atau melambatkan irama sirkadian kami.

Jangan ganggu

Satu pemahaman tentang bagaimana jam-jam circadian bekerja dan peranan utama yang mereka bermain dalam biologi kami telah membawa kepada kemajuan dalam banyak bidang, tidak kurang pentingnya apabila irama sirkadian terganggu kesihatan dan kesejahteraan keseluruhan kita boleh terjejas teruk.

Pekerja bergerak cuba tidur pada siang hari, tetapi tidur biasanya lebih pendek dan lebih buruk daripada tidur ketika tidur berlaku pada waktu malam kerana, walaupun sangat letih, sistem sirkadian mengarahkan badan itu supaya terjaga. Mereka kemudian bekerja pada waktu malam ketika sistem sirkadian telah menyediakan tubuh untuk tidur, dan kewaspadaan dan prestasi rendah. Sebenarnya, mereka bekerja ketika mereka mengantuk dan tidur ketika mereka tidak.

Gangguan irama circadian jangka pendek boleh memberi kesan negatif besar kepada memori, penyelesaian masalah, tindak balas emosi and perhatian. Dan tahun kerja peralihan malam telah ditunjukkan untuk meningkatkan risiko penyakit jantung, jangkitan, kanser, diabetes jenis 2 and obesiti. Oleh itu, kita mengabaikan irama sirkadian kita di bahaya kita.

Gangguan irama sirkadian juga merupakan ciri yang dikongsi oleh beberapa penyakit yang paling mencabar pada zaman kita. Penderita penyakit mental seperti skizofrenia, gangguan bipolar and kemurungan; keadaan neurologi seperti Alzheimer, strok and multiple sclerosis; gangguan perkembangan seperti autisme; dan gangguan serius mata (termasuk perkembangan katarak) semua memperlihatkan gangguan irama sirkadian.

Masa depan irama sirkadian penyelidikan adalah untuk memahami bagaimana gangguan ini datang, dan, berdasarkan pengetahuan ini, membangunkan ubat dan rawatan baru yang akan membantu kita mengawal selia masa di seluruh spektrum kesihatan. Kami benar-benar hidup dalam masa-masa yang menarik.

Tentang Pengarang

Russell Foster, Profesor Neurosains Circadian, Universiti Oxford

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku berkaitan:

at InnerSelf Market dan Amazon