Kronobiologia

Kronobiologia ( muinaisesta kreikasta χρόνος  - "aika") on biologian haara, joka tutkii syklisiä prosesseja eri organisaatiotasojen biologisissa järjestelmissä . Venäjänkielisissä julkaisuissa käytetään myös termiä biorythmology [1] .

Kronobiologinen tutkimus sisältää (mutta ei rajoittuen) työn vertailevan anatomian, fysiologian, genetiikan, molekyylibiologian ja käyttäytymisbiologian parissa [2] . Muita näkökohtia ovat lajien kehityksen, lisääntymisen, ekologian ja evoluution tutkimus.

Tutkimuskohde

Kronobiologian syntymästä lähtien tämän tieteen kiinnostuksen kohteeksi on kuulunut niiden rytmien tutkimus, jotka ovat syntyneet elävissä olennoissa mukauttaakseen elintärkeää toimintaansa ympäröivän geofysikaalisen ympäristön ajoittain muutoksiin. Näitä biologisia rytmejä kutsutaan yleensä circa-rytmeiksi ( latinan sanasta  circa "noin, suunnilleen"), tärkeimmät niistä ovat [3] :238 [4] :

Suurin osa tutkimuksesta on omistettu vuorokausirytmien tutkimukselle [3] :238 .

Kronobiologia on yksi harvoista biolääketieteen aloista, joka voi vaatia eksaktien tieteiden asemaa . Yksi tutkittujen ilmiöiden universaalisuuden ja monimuotoisuuden synnyttämän biologisten rytmien tutkimuksen piirteistä on se, että kokeisiin voidaan valita mitä monimuotoisimmat, toisinaan erilaiset "malli"-organismit [3] :236-237 . Kronobiologian historiassa löytöjä tekivät ne tutkijat, jotka yhdistivät hauissaan ihmisen biorytmien tutkimuksen kokeisiin suhteellisen yksinkertaisilla, lyhytikäisillä organismeilla [3] :241 .

Historia

Vuonna 1729 ranskalainen tähtitieteilijä Jean-Jacques de Meran kuvasi mimosan lehtien säännöllisen liikkeen , ruukku, joka asetettiin pimeään kaappiin useiksi päiviksi. De Meran teki virheellisen johtopäätöksen (kuten myöhemmin kävi ilmi), että mimosa "tuntuu" auringon näkemättä sitä [3] :233 .

Vuonna 1832 sveitsiläinen kasvitieteilijä Decandol testasi de Meurandin kokeita, mutta tarkasti ulkoisten vaikutusten, kuten valon, lämpötilan ja kosteuden, hallinnassa. Kokeet ovat osoittaneet, että mimosan lehtien liikejakso jatkuvassa valaistuksessa oli 2 tuntia lyhyempi kuin päivittäinen. Nämä tulokset vahvisti vuonna 1875 saksalainen kasvitieteilijä Wilhelm Pfeffer , joka useiden kokeidensa perusteella ehdotti omien organismien olemassaoloa, jotka eivät riippuneet aurinkokellosta vuorokaudenajan ja päivän pituuden laskemisessa. [3] :233-234 .

Vuonna 1919 bengalilainen polymaatti Jagadish Chandra Bose totesi julkaistuissa tutkimustuloksissaan, että kasvien lehtien liikkumisjakso jatkuvassa valossa tai täydellisessä pimeydessä ei ole yhtä suuri kuin 24 tuntia, ja se sopeutuu tähän arvoon luonnollisella vuorottelulla. valo ja pimeys [3] :234 .

Vuonna 1922 amerikkalainen psykobiologi Kurt Richter kuvasi vuorokausivaihtelun laboratoriojyrsijöiden käyttäytymisessä huomauttaen, että pysyvissä ympäristöolosuhteissa rottien aktiivisuus säilyttää rytmin, mutta rytmin jakso on lyhyempi kuin 24 tuntia. Myöhemmin (1965) hän totesi, että tämä rytmi häiriintyy , kun hypotalamus tuhoutuu [3] :235 .

Vuonna 1935 saksalainen biologi Erwin Bünning ylitti kaksi papulinjaa, jotka osoittivat 23 tunnin ja 26 tunnin jaksot jatkuvassa pimeydessä, ja tuotti hybridijälkeläisiä, joilla oli väliajan arvo. Vuonna 1958 Bünning julkaisi kirjan Die physiologische Uhr, jossa kuvataan hänen ja muiden kokeellisia tuloksia. Kirja käännettiin muille kielille, mukaan lukien venäjäksi otsikolla "Rhythms of Physiological Processes (Physiological Clock)" (1961) [3] :234-235 .

Kronobiologian tieteenä muodostumisen alku liittyy biologista kelloa käsittelevään symposiumiin, jonka Cold Spring Harborin laboratorio  järjesti yhden kronobiologian "isän" - Colin Pittendrich - aloitteesta. vuonna 1960. Symposiumissa monet biologisia rytmejä tutkineet asiantuntijat pitivät esitelmiä. Noin 150 osallistujasta 31 edusti ulkomaita [5] . Symposiumin tärkein tulos oli vuonna 1961 julkaistu "Biologinen kello" -kirja, joka sisälsi kaikki luetut raportit ja niistä syntyneet keskustelut. Kolme vuotta myöhemmin kirja julkaistiin venäjäksi S. E. Shnolin toimituksella [3] :236 .

Uuden tieteen muodostumisajan tulos oli julkaisun moniosaisessa neurobiologian käsikirjassa "Biologiset rytmit" (venäjänkielisen käännöksen teki A. M. Alpatov vuonna 1984), jota on toimittanut toinen kronobiologian "isä" - Jürgen Aschoff . Vuonna 1964 Aschoffin Baijerissa järjestämässä kesäkoulussa yksi ensimmäisistä yrityksistä yhtenäistää termejä biorytmologisten prosessien ja ilmiöiden kuvauksessa [3] :236-237 .

Vuonna 1977 toisen uuden tieteen "isän" aloitteesta, joka ehdotti nimeä "kronobiologia", Franz Halberg  - kronobiologisten termien sanakirja julkaistiin. Juuri Halberg keksi vuonna 1959 sanan "vuorokausi" korostaakseen oman rytmijaksonsa erityisyyttä elävässä organismissa, joka ei ole täsmälleen yhtä suuri kuin 24 tuntia. A. A. Putilovin mukaan asiantuntijat omaksuivat monien mielestä liian laajan termin "kronobiologia" esimerkiksi "biorytmologian" sijaan, jotta heitä ei tunnistettaisi tuolloin suositun, mutta antitieteellisen teorian edustajiin. " kolme biorytmiä " [3] :237-238 .

Halberg kokeili biologisia rytmejä lääketieteen ja ihmisen fysiologian alalla, kun taas Pittendrich testasi mieluummin teorioidensa ja matemaattisten laskelmiensa oikeellisuutta eläimillä, kuten hedelmäkärpäsellä ( Drosophila ), joka on genetiikan yleisin tutkimuskohde [ 5] .

1960-luvulla Michel Sifre suoritti joukon kokeita, joissa ihmisiä oli useita kuukausia eristyksissä luolassa ilman tietoa nykyisestä ajasta ("ajan ulkopuolella"). Kokeet ovat osoittaneet noin 24 tunnin päivittäisen syklin säilymisen, jota seuraa siirtyminen 48 tunnin kiertoon. Ensimmäisessä kokeilussaan (1962) Sifre yhdisti maanalaisen jäätikön tutkimuksen tutkimukseen siitä, kuinka ajatus ajasta muuttuisi tällaisissa epäsuotuisissa olosuhteissa ilman luonnollisia ja sosiaalisia maamerkkejä [6] . N. A. Gvozdetskyn mukaan jäätikköä oli mahdollista tutkia useissa vaiheissa altistamatta itseään niin pitkälle rajoitukselle, ja samanlaisia ​​tuloksia samanaikaisesti suoritetusta fysiologisesta kokeesta voitiin saada eristyksissä mukavammissa olosuhteissa [7] . Myöhemmin Cifr sai tukea ja taloudellista apua hallitukselta, jossa sotilas- ja siviiliosastojen edut lähentyivät ja houkutteli muita osallistujia tekemään kokeita. Vuonna 1966 toista koetta valmistellessaan hän onnistui saamaan yhteyden Halbergiin [6] .

Pääasiallinen perusta ihmisen biorytmeistä saadulle alkutiedolle oli tulokset sadoista monipäiväisistä kokeista ihmisen pitkäaikaisesta eristämisestä ulkoisista jaksollisista vaikutuksista, jotka Aschoff suoritti yhteistyössä Rütger Wefer kanssa erityisesti tätä varten luodussa bunkkerissa. tarkoitus. Kokeiden aikana ei kuitenkaan otettu huomioon, että toisin kuin koe-eläimillä ja -kasveilla, osallistujat saivat tarvittaessa sytyttää himmeän valaistuksen. Myöhemmin havaittiin, että tällainen "rentoutuminen" loukkasi bunkkerikookeiden "puhtautta" ja johti sen seurauksena virheelliseen johtopäätökseen merkittävistä eroista vuorokausirytmien ominaisuuksien välillä ihmisillä ja koe-eläimillä. Käsitys merkittävistä eroista kumottiin myöhemmin paitsi huolellisemmalla valaistusjärjestelmän valvonnalla ihmiskokeissa, myös hyvin yksinkertaisilla, mutta epätavallisen massiivisilla Internet-tutkimuksilla [3] :241 .

Työkalut

Kokeissa, joissa tutkittiin erilaisten valojärjestelmien vaikutusta ihmisen biologiseen kelloon, on nyt otettu käyttöön niin sanottu "pakotetun desynkronoinnin protokolla". Tämän menetelmän kehittäminen alkoi vuonna 1939 yhden unitieteen "isän"  - Nathaniel Kleitmanin - aloitteesta . Menetelmää kehitettiin edelleen amerikkalaisten kronobiologien töissä. Nykyaikaisessa muodossaan pakotettu desynkronointiprotokolla tuli laajalti käyttöön Kleitmanin opiskelijan Charles A. Czeislerin [3] :242 1980-luvulla johtaman tutkimuksen ansiosta .

Kronobiologiassa laajalti käytetyn työkalun, jota kutsutaan vaihevastekäyräksi PRC), uskotaan ottavan ensimmäisenä käytännössä Patricia de Courcyn tutkimustyössään vuonna 1960 Siitä lähtien siitä on tullut standardi työkalu biologisten rytmien tutkimuksessa [8] .

Vuoteen 2007 mennessä Aschoffin oppilas Till Rönneberg yhdessä Martha Merow ja ryhmän työntekijöiden kanssa pystyivät luodun Internet-sivun avulla haastattelemaan nopeasti kymmeniä tuhansia saksalaisia ​​nukkumaanmeno- ja toipumisajasta. töistä ja opiskelusta vapaapäivillään. Kävi ilmi, että eivät sosiaaliset synkronoijat, kuten tietyn aikavyöhykkeen aika , vaan luonnolliset auringonnousun ja -laskun hetket ovat edelleen tärkeimpiä signaaleja, jotka määräävät unen ja hereillä olevan tilan muuttumisen ajan. Esimerkiksi tällä kertaa asteittain ja varsin ennustettavasti suunta muuttuu aikavyöhykkeen itärajalta länsirajalle, erityisesti pienten paikkakuntien asukkaille [3] :241-242 .

Muut alueet

Kronobiologit tutkivat usein samanaikaisesti sisällöltään oleellisesti erilaisia ​​biologisia prosesseja ja ilmiöitä biologisen organisoitumisen tasoltaan oleellisesti erilaisissa elävien olentojen lajeissa. Siksi monet biologian ja lääketieteen alat liittyvät jossain määrin kronobiologiseen tutkimukseen ja ovat jossain määrin riippuvaisia ​​näiden tutkimusten edistymisestä [3] :236 .

Kronobiologia on monitieteinen tutkimusalue. Se on vuorovaikutuksessa muiden tutkimusalojen, kuten kronomietiikan, unilääketieteen , endokrinologian , geriatrian , urheilulääketieteen , avaruuslääketieteen ja fotoperiodismin kanssa [9] [10] [11] .

Kronolääketiede

Tämä on itsenäinen lääketieteellinen ja biologinen suunta, joka perustuu kronobiologiaan ja käyttää sen tietoja parantaakseen sairauksien ehkäisyä, diagnosointia ja hoitoa [12] . Kronolääketieteen päätehtävänä on tunnistaa ja korjata desynkronoosi yhtenä patogeneettisistä tekijöistä hermoston , sydän- ja verisuonijärjestelmän , lisääntymis- ja hormonijärjestelmän sairauksien kehittymisessä [13] . Kronolääketieteen osa-alueita ovat kronopatologia, kronofarmakologia, kronoterapia, kronodiagnostiikka ja kronoprofylaksia [12] :

Muistiinpanot

  1. ↑ BIORYTHMOLOGIA • Suuri venäläinen tietosanakirja - sähköinen versio . bigenc.ru . Haettu: 3.3.2021.
  2. ↑ Patricia J. DeCoursey, Jay C. Dunlap, Jennifer J. Loros (2003). Kronobiologia. Sinauer Associates Inc. ISBN 978-0-87893-149-1 .
  3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Putilov A. A. Kronobiologia ja uni (luku 9) // Kansallinen opas A. M. Veinin ja Ya. I. Levinin muistoksi. - M .: Medcongress LLC, 2019. - S. 235-265.
  4. ↑ TSB, 3. painos. volyymi 3 . www.bse.uaio.ru. _ Haettu: 12. maaliskuuta 2021.
  5. ↑ 1 2 Putilov A. A. Kronobiologian historia  // Kommersant. (27. tammikuuta 2021).
  6. ↑ 1 2 Gunswind I. N. Michel Sifr - aikainen tutkija . pdf.knigi-x.ru . Haettu: 6. maaliskuuta 2021.
  7. ↑ Gvozdetsky N. A. Esipuhe // Sifr M. Maan syvyyksissä . - M.: Edistys, 1982.
  8. ↑ Zivkovic, Bora; alias "Coturnix" (2007). "Kellon opetusohjelma #3c - Darwin ajoissa". Blogi ympäri vuorokauden. Science Blogs LLC)
  9. ↑ Postolache, Teodor T. Urheilun kronobiologia, An Issue of Clinics in Sports  Medicine . - Saunders, 2005. - ISBN 978-1416027690 .
  10. ↑ Ernest Lawrence Rossi, David Lloyd. Ultradian rytmit elämänprosesseissa: Tutkimus kronobiologian ja psykobiologian perusperiaatteista  (englanniksi) . — Springer-Verlag Berlin ja Heidelberg GmbH & Co. K, 1992. - ISBN 978-3540197461 .
  11. ↑ Hayes, DK Kronobiologia : sen rooli kliinisessä lääketieteessä, yleisessä biologiassa ja maataloudessa  . - John Wiley & Sons , 1990. - ISBN 978-0471568025 .
  12. ↑ 1 2 Kostenko E. V., Manevich T. M., Razumov N. A. Desynkronoosi yhtenä tärkeimmistä tekijöistä aivoverisuonisairauksien esiintymisessä ja kehittymisessä . – 2013.
  13. ↑ Zaripov A. A., Yanovich K. V., Potapov R. V., Kornilova A. A. Nykyaikaiset ajatukset desynkronoosista // Nykyaikaiset tieteen ja koulutuksen ongelmat. - 2015. - Nro 3.
  14. ↑ Patlina T.V. Kronolääketiede , desynkronoosin tyypit / Venäjän federaation terveysministeriön Tjumenin osavaltion lääketieteellinen yliopisto. – 2018.

Kirjallisuus

Linkit

  Siirry Wikidata-kohteeseen  Sanakirjat ja tietosanakirjat
Bibliografisissa luetteloissa