Хакнуть біоритми. Як Нобелівка по медицині допоможе людям обманювати свою природу
Перша Нобелівська премія цього року традиційно в області медицини і фізіології — була вручена американцям Джеффрі Холла, Майклу Росбашу і Майкла Янга, яким вдалося проникнути в секрет "годинникового механізму" живих організмів. Вчені змогли ізолювати у улюблениці генетиків — мушки дрозофіли — ген, який контролює нормальний щоденний біологічний ритм. Також вчені виділили білок, концентрація якого коливається в залежності від часу доби. Згідно з офіційним прес-релізом лауреати "змогли проникнути всередину біологічних годин і визначити внутрішні механізми їх роботи. Їх відкриття розкривають, яким чином рослини, тварини і люди адаптують свої біологічні ритми так, щоб вони синхронізувалися з змінами на Землі".
У просторіччі Нобелівка по медицині 2017 р. буде названа Нобелівкою за біоритми.
Власне, про існування циркадних ритмів в живій природі — циклічних коливань в організмі, що укладаються приблизно в 24 години і пов'язаних з періодами сну і неспання — відомо всім. За проявами біоритмів спостерігали в давнину, їх досліджували в епоху Просвітництва, Чарльз Дарвін першим припустив, що цей механізм має спадкову природу, нарешті, експерименти у позаземному просторі поставили крапку в сумнівах на той рахунок, що циркадні ритми — внутрішня властивість організму, а не диктуються змінами в зовнішньому середовищі. Мало сказати, що біологічний годинник є у всіх живих істот, що населяють нашу планету, включаючи гриби, бактерії і нас з вами. Цей надточний молекулярний механізм присутня майже у всіх клітинах. Наш організм звіряється з цим годинником — відбуваються зміни кров'яного тиску, розумової активності, концентрації гормонів, серцевого ритму, показників крові і т. д.
Біоритми були популярні в ті часи, коли радянські фантасти писали ідеологічно правильні повісті про проникнення в таємницю мозку, а в НДІ на БЭСМах і на перших ПК робилися розрахунки і друкувалися на матричних визгливых принтерах графіки "корисних" періодів сну і неспання, розумової праці і фізичних навантажень. Ідея процвітає і тепер кожен може завантажити на смартфон або планшет, додатки, що підказують, як підлаштувати свій день згідно ритмам власного організму. Є програми, які будуть нагадувати вам, коли пити і їсти, є "тренажери сну", є програми для підвищення продуктивності, які так чи інакше орієнтуються на ті години, які "цокає" де-то в невідомих глибинах нашого мозку.
Загалом, циркадні ритми — це даність, з якою ми — "жайворонки", "голуби" і "сови" — навчилися жити і яку зробили частиною побуту. Але яка природа цього точного "годинникового механізму"? Чому живі істоти, перебуваючи в умовах полярної ночі або полярного дня, будучи ізольованими в надрах експериментальних лабораторій або ширяють на орбіті, все одно зберігають досить чіткий ритм сну і неспання і можуть з досить високою точністю припустити, скільки минуло днів? Чому склад їх крові, рівень гормонів, серцеві ритми і коливання температури тіла зберігають таку ж виражену циклічність, як у будь-якого іншого істоти на Землі?
Хол, Росбаш і Янг описали молекулярний механізм наших внутрішніх годин.
Цікаво, що премія з медицини вже не перший раз виявляється фактично премією з біології. З одного боку, в цьому немає нічого особливого — медицина і біологія йдуть рука об руку і одна іншу обумовлює. Але все ж від премії по медицині завжди чекаєш якихось хоча б віддалених перспектив впровадження в лікувальну практику. Я розумію Нобелівський комітет, який зосереджений на тих науках, які вивела на перший план НТР, — на фізиці і хімії. Я розумію, що вийшла біологія, висунулася на передній план лише останні кілька десятиліть. І я розумію, що від того, що відбувається сьогодні в біології, дух захоплює навіть більше, ніж від того, що відбувається в фізики з хімією. І я розумію, що для такої авторитетної премії традиція — це дуже важливо, а за традицією немає "премії з біології", є тільки "по медицині та фізіології". Але ця традиція, з одного боку, обмежує премію у відношенні відкриттів у галузі біології, а з іншого — вона виставляє відкриття, відзначені премією, у дещо специфічному світлі.
Раз це премія з медицини, то як це конкретне відкриття або дослідження вплине на лікувальну практику? Це сильно звужує сприйняття досліджень і відкриттів, які потрапляють в поле зору комітету. Так було, до речі, і в минулому році, коли комітет відзначив премією дослідження механізму самознищення клітин. Але там було все-таки дещо простіше: у масовій свідомості зміцнилася думка про те, що це, можливо, в перспективі "ліки від раку". Якщо механізм самознищення клітин розкрито, то можна його запустити в ракових клітинах. Напевно. Коли-небудь.
З механізмом циркадних ритмів все дещо складніше. Це хоча б частково зразок фундаментальної науки, який на практиці, лікувальної в тому числі, запросто не прикладеш. Але, постаравшись, можна припустити (або придумати), що ж може дати на практиці вивчення годинникового механізму організму.
Лауреати премії досліджували, згідно з релізом, механізм синхронізації біологічних годин з земними цілодобово і виділили певні хімічні речовини, які беруть участь у цьому процесі. Якщо ти розумієш, як працює механізм і маєш необхідні інструменти, то можеш в цьому механізмі щось підкрутити при необхідності. Поки що ми змушені пристосовуватися до своїм біологічним годинником. Але, можливо, ми зможемо пристосовувати свої години до власних потреб?
Всі, хто змушений працювати вночі, знають, як це непросто. Багато хто не витримують і змушені змінювати роботу. Власники підприємств, у свою чергу, змушені платити більше за нічні зміни — циркадні ритми були відкриті не вчора, як і шкода від порушення нормальної зміни умовних дня і ночі. На якихось роботах можна замінити людей роботами, не обтяженими біологічними годинами, на якихось- поки немає, а на якихось- в принципі не заміниш. Але якщо неможливо змінити режим роботи, чому б не підкрутити внутрішні годинник?
У фантастичній перспективі це може допомогти людству в космічних подорожах і колонізації інших планет — замість того щоб болісно пристосовуватися до іншої тривалості доби, приймаючи при цьому гормони то сну, неспання (як це роблять ті, кому доводиться багато подорожувати, змінюючи часові пояси), змінити настройки.
Але тут же виникне спокуса покопатися в налаштуваннях і у людей, яким не вистачає 24 годин на всі денні звершення або хто, як вже згадувалося, часто перетинає лінію дня і ночі, не встигає адаптуватися, та й не потрібно, бо незабаром знову летіти. Але і тим, хто нікуди не летить, добре б іноді подовжити умовні добу — коли звіт горить, коли кінець кварталу, коли стаття назавтра, коли ранок у дитини, а платтячко Снігуроньки все ще в выкройках... загалом, коли і ніч наша, а кава вже нічого, крім тремтіння в руках, не дає, от тоді б стрілочки затримати або відвести назад. За великим рахунком, знайдуться причини для маніпулювання годинниковим механізмом навіть у землян, які ні в якій космос не збираються. І якщо ці години не залежать від того, в якій точці знаходиться Сонце, якщо цей механізм зашитий в нашому власному тілі, значить, можна якось на нього вплинути. Причому не боротися з симптомами, захоплюючи то жмені кофеїну, то мелатоніну, а впливаючи на сам механізм вироблення цього гормону. Знати б тільки, яку ціну запросить за це природа.
