Хакнуть биоритмы. Как Нобелевка по медицине поможет людям обманывать свою природу
Первая Нобелевская премия этого года — традиционно в области медицины и физиологии — была вручена американцам Джеффри Холлу, Майклу Росбашу и Майклу Янгу, которым удалось проникнуть в секрет "часового механизма" живых организмов. Ученые смогли изолировать у любимицы генетиков — мушки дрозофилы — ген, который контролирует нормальный ежедневный биологический ритм. Также ученые выделили белок, концентрация которого колеблется в зависимости от времени суток. Согласно официальному пресс-релизу лауреаты "смогли проникнуть внутрь биологических часов и определить внутренние механизмы их работы. Их открытия раскрывают, каким образом растения, животные и люди адаптируют свои биологические ритмы так, чтобы они синхронизировались с изменениями на Земле".
В просторечии Нобелевка по медицине 2017 г. будет названа Нобелевкой за биоритмы.
Собственно, о существовании циркадных ритмов в живой природе — циклических колебаний в организме, укладывающихся примерно в 24 часа и связанных с периодами сна и бодрствования — известно всем. За проявлениями биоритмов наблюдали в древности, их исследовали в эпоху Просвещения, Чарльз Дарвин первым предположил, что этот механизм имеет наследственную природу, наконец, эксперименты во внеземном пространстве поставили точку в сомнениях на тот счет, что циркадные ритмы — внутреннее свойство организма, а не диктуются изменениями во внешней среде. Мало сказать, что биологические часы есть у всех живых существ, населяющих нашу планету, включая грибы, бактерии и нас с вами. Этот сверхточный молекулярный механизм присутствует почти во всех клетках. Наш организм сверяется по этим часам — происходят изменения кровяного давления, умственной активности, концентрации гормонов, сердечного ритма, показателей крови и т. д.
Биоритмы были популярны в те времена, когда советские фантасты писали идеологически правильные повести о проникновении в тайну мозга, а в НИИ на БЭСМах и на первых ПК делались расчеты и печатались на матричных визгливых принтерах графики "полезных" периодов сна и бодрствования, умственного труда и физических нагрузок. Идея процветает и теперь — каждый может загрузить на смартфон или планшет приложения, подсказывающие, как подстроить свой день согласно ритмам собственного организма. Есть приложения, которые будут напоминать вам, когда пить и есть, есть "тренажеры сна", есть приложения для повышения продуктивности, которые так или иначе ориентируются на те часы, которые "тикают" где-то в неведомых глубинах нашего мозга.
В общем, циркадные ритмы — это данность, с которой мы — "жаворонки", "голуби" и "совы" — научились жить и которую сделали частью быта. Но какова природа этого точного "часового механизма"? Почему живые существа, находясь в условиях полярной ночи или полярного дня, будучи изолированными в недрах экспериментальных лабораторий или парящие на орбите, все равно сохраняют довольно четкий ритм сна и бодрствования и могут с довольно высокой точностью предположить, сколько прошло дней? Почему состав их крови, уровень гормонов, сердечные ритмы и колебания температуры тела сохраняют такую же выраженную цикличность, как у любого другого существа на Земле?
Холл, Росбаш и Янг описали молекулярный механизм наших внутренних часов.
Интересно, что премия по медицине уже не первый раз оказывается фактически премией по биологии. С одной стороны, в этом нет ничего особенного — медицина и биология идут рука об руку и одна другую обуславливает. Но все же от премии по медицине всегда ждешь каких-то хотя бы отдаленных перспектив внедрения в лечебную практику. Я понимаю Нобелевский комитет, который сосредоточен на тех науках, которые вывела на первый план НТР, — на физике и химии. Я понимаю, что биология вышла, выдвинулась на передний план только последние несколько десятилетий. И я понимаю, что от того, что происходит сегодня в биологии, дух захватывает даже больше, чем от того, что происходит в физике с химией. И я понимаю, что для такой авторитетной премии традиция — это очень важно, а по традиции нет "премии по биологии", есть только "по медицине и физиологии". Но эта традиция, с одной стороны, ограничивает премию в отношении открытий в области биологии, а с другой — она выставляет открытия, отмеченные премией, в несколько специфическом свете.
Раз это премия по медицине, то как это конкретное открытие или исследование повлияет на лечебную практику? Это сильно суживает восприятие исследований и открытий, которые попадают в поле зрения комитета. Так было, кстати, и в прошлом году, когда комитет отметил премией исследование механизма самоуничтожения клеток. Но там было все-таки несколько проще: в массовом сознании укрепилась мысль о том, что это, возможно, в перспективе "лекарство от рака". Если механизм самоуничтожения клеток раскрыт, то можно его запустить в раковых клетках. Наверное. Когда-нибудь.
С механизмом циркадных ритмов все несколько сложнее. Это хотя бы отчасти образчик фундаментальной науки, который к практике, лечебной в том числе, запросто не приложишь. Но, постаравшись, можно предположить (или придумать), что же может дать на практике изучение часового механизма организма.
Лауреаты премии исследовали, согласно релизу, механизм синхронизации биологических часов с земными сутками и выделили определенные химические вещества, которые участвуют в этом процессе. Если ты понимаешь, как работает механизм и имеешь необходимые инструменты, то можешь в этом механизме что-то подкрутить при необходимости. Пока что мы вынуждены приспосабливаться к своим биологическим часам. Но, возможно, мы сможем приспосабливать свои часы к собственным нуждам?
Все, кто вынужден работать ночью, знают, как это непросто. Многие не выдерживают и вынуждены менять работу. Владельцы предприятий, в свою очередь, вынуждены платить больше за ночные смены — циркадные ритмы были открыты не вчера, как и вред от нарушения нормальной смены условных дня и ночи. На каких-то работах можно заменить людей роботами, не обремененными биологическими часами, на каких-то — пока нет, а на каких-то — в принципе не заменишь. Но если невозможно изменить режим работы, почему бы не подкрутить внутренние часы?
В фантастической перспективе это может помочь человечеству в космических путешествиях и колонизации иных планет — вместо того чтобы мучительно приспосабливаться к иной продолжительности суток, принимая при этом гормоны то сна, то бодрствования (как это делают те, кому приходится много путешествовать, меняя часовые пояса), изменить настройки.
Но тут же возникнет соблазн покопаться в настройках и у людей, которым не хватает 24 часов на все дневные свершения или кто, как уже упоминалось, часто пересекает линию дня и ночи, не успевает адаптироваться, да и не нужно, потому что вскоре снова лететь. Но и тем, кто никуда не летит, хорошо бы иногда удлинить условные сутки — когда отчет горит, когда конец квартала, когда статья назавтра, когда утренник у дитяти, а платьице Снегурочки все еще в выкройках… В общем, когда и ночь наша, а кофе уже ничего, кроме дрожи в руках, не дает, вот тогда бы стрелочки задержать или назад отвести. По большому счету, найдутся причины для манипулирования часовым механизмом даже у землян, которые ни в какой космос не собираются. И если эти часы зависят не от того, в какой точке находится Солнце, если этот механизм зашит в нашем собственном теле, значит, можно как-то на него повлиять. Причем не бороться с симптомами, заглатывая то горсти кофеина, то мелатонина, а воздействуя на сам механизм выработки этого гормона. Знать бы только, какую цену запросит за это природа.
