A biológiai óra

Minden, pár napnál hosszabb életű élőlényben ott „ketyeg”

2023. március 6., 12:34 , 1147. szám

Miért épp akkor virágzanak a különböző virágok, amikor virágzanak? Miért épp akkor kelnek vándor­útra a költöző madarak, amikor útra kelnek? Miért viseli meg az embereket, ha repülőgépen rövid idő alatt nagy távolságokat tesznek meg nyugatról keletre vagy keletről nyugatra? Miért nem viseli meg őket, ha ugyanekkora távolságokat tesznek meg észak–déli, illetve dél–északi irányban? Nos, mindezért a biológiai óra a felelős, mely a legtöbb élőlényben megtalálható.

Kezdjük a növényekkel. Miért nyílnak ki kikeletkor a tavaszi virágok? A hőmérséklet emelkedése miatt? Részben igen. Ám tudjuk, hogy akkor is beindul a tavaszi virágzás, ha a megszokottnál hűvösebb az időjárás. A fő ok a nappalok hosszúságának a növekedése. Amint a nappali fény időtartama elér egy bizonyos értéket, azonnal beindul a virágzás. De mint tudjuk, vannak nemcsak tavaszi, hanem nyári, illetve őszi virágok is. Mindegyikük virágzásának a kezdete egy bizonyos nappalhosszúságra van bekalibrálva. Sőt, minden egyes növényfaj eltérő fényidőtartam esetén kezd virágzani. Kísérletek során pedig kimutatták, hogy a legtöbb vizsgált növény pár perc pontossággal mérte a nappal hosszúságát. Vagyis összehasonlította azt a saját magában meglévő időstandarttal, ami igazolja, hogy van egy belső biológiai órájuk. Sőt, a Föld szinte minden élőlénye rendelkezik biológiai órával, melynek pontossága bámulatra méltó: mindössze néhány perccel tér el a nap tényleges hosszától. Nagyon szabályos lefolyású bio­kémiai folyamatokból áll, s így betölti az időstandart szerepét. Az ősszel déli tájakra költöző madaraknak is a biológiai órájuk „mondja meg” – a nappal hosszúságának a csökkenését mérve –, hogy mikor kell vándorútra kelniük. Ez pedig nagyon fontos a számukra, különben megtévesztené őket, ha esetleg szokatlanul sokáig tartana az enyhe őszi idő, s egy mindenképpen bekövetkező hidegbetörés közepette kellene nekivágniuk az amúgy is megterhelő vándorútnak. Amint azonban a nappal időtartama eléri a különböző madárfajokra jellemző határértéket, biológiai órájuk parancsára elfogja őket a költözködési nyugtalanság, összegyülekeznek, majd rajokba szerveződve elrepülnek a téli szállásukra.

Emellett a napszaki élettani változásokat is a velünk született biológiai óra határozza meg. Korábban a tudományos világ is úgy vélte, hogy az emberek és az állatok egy bizonyos ideig tartó aktív állapot után azért térnek nyugovóra, mert beállt az éjszaka. Ám a különböző kísérletek során arra a következtetésre jutottak, hogy az ébrenlét, az aktivitás és a nyugalom váltakozása nem a nappal és az éjszaka váltakozásának a következménye. Jean-Jacques d’Ortous de Mairan francia geofizikus a nap járását követő növényfajok mozgását kutatva már 1792-ben megfigyelte, hogy a szemérmes mimóza dobozba zárva, sötétben is követte a napszakokat: nappal szétnyitotta a leveleit, mintha fényben fürdött volna, este pedig összezárta azokat. Vagyis életritmusában nem a nap járásához, hanem a saját belső életritmusához igazodott. A modern korban aztán több kísérletet végeztek, melyek során növényeket, állatokat mesterséges megvilágítású, ablaktalan helyiségekben tartottak, és váltakozó hosszúságú fény-sötétség periódusoknak tettek ki. Mint kiderült, ezek az élőlények az aktivitásnak és a nyugalomnak ugyanazt a váltakozását produkálták, mintha természetes közegükben lettek volna. Sőt, utódaik is, melyek sohasem élték meg a természetes nappalt és éjszakát, ugyanígy igazodtak a fajukra jellemző természetes aktív és nyugalmi periódusokhoz. Önként vállalkozó emberek részvételével végzett kísérletek révén pedig – amikor is a résztvevők több hétig föld alatti bunkerekben, barlangokban tartózkodtak – kiderült, hogy mi, emberek is a külső feltételektől függetlenül igazodunk a megszokott életritmusunkhoz, vagyis nekünk is van biológiai óránk. Napi ritmusunk különben jelentősen függ a zeitgeberektől (időadóktól). A legfontosabb külső zeitgeber a fény, de ugyanennyire fontos a melatonin hormon is, mely a biológiai óránkat működteti. A melatonin az alvási ciklust irányítja, mely az agyban képződik. Képződését a hipotalamusz vezérli a fény-sötétség változásról kapott információ alapján, majd a tobozmirigy választja ki azt, és a vérárammal jut el szervezetünk különböző részeibe.

Ezek után érthető, hogy ha valaki például Budapestről Tokióba vagy éppen New Yorkba repül, több időzónát is keresztezve, megérkezése után nappal, amikor aktívnak kellene lennie, álmos, étvágytalan, éjjel pedig, amikor aludnia kellene, éhes, és alig jön szemére az álom. A külső körülmények ugyanis ellentétben állnak a biológiai órájával, és egy hétig is eltarthat, mire a külső körülmények kényszerére fokozatosan átáll a belső órája. Ugyanakkor, ha valaki ugyanabba vagy csaknem ugyanabba az időzónába repül nagy távolságokra észak–déli, dél–északi irányban, semmi hasonló tünetet nem mutat.

Egy hosszú nyugat–keleti vagy kelet–nyugati repülőút csak átmeneti zavarokat okoz a bio­ló­giai óránk működésében. Nem úgy, mint az éjszakai és még inkább a váltakozó műszak. A megfigyelések szerint 40 százalékkal megnő a kettes típusú cukorbetegség kialakulásának az esélye, romlik az emlékezet, memóriazavarok léphetnek fel, érzelmi instabilitás következhet be, sőt a demencia esélye is megnövekszik. Vagyis az éjszakai műszak, illetve a váltott munkarend roppant káros az egészségre.

S ha majd a jövőben idegen lakható bolygókat kezdünk benépesíteni, kérdéses, hogy a 24 órás földi napokhoz igazodott biológiai óránk lehetővé teszi-e olyan planéták kolonizálását, melyek számottevően gyorsabban vagy lassabban forognak tengelyük körül.

            Lajos Mihály