Биологические часы

    Из-за очень быстрого темпа жизни мы пропускаем очень много удивительных вещей, которые в добавок стали обычным для людей. Я сделал маленькую подборку, что по моему мнению очень удивительно и познавательно.

    Ещё до появление часов, которые придумали люди в живой природе находилось много других часов, которые люди назвали биологическими. Они работают не хуже атомных часов, но самое главное эти часы не придумали люди…

    Хочу описать некоторые из исследований, которые провели люди, но это только капля в море, хочу чтобы вы мне помогли добавить в этот список новую «модель» часов.

    Птицы


    image

    Немецкий ученый из Германии Г. Крамер в 1945 г. начал экспериментальное изучение способов ориентации птиц. Он обнаружил, что днем птицы ориентируются, сопостав­ляя положение Солнца со временем, которое показывают их биологические часы. Как доказали исследования, для такой ориентации по Солнцу точность хода их внутрен­них часов очень высока. Ошибка не превышает одной ми­нуты.

    Наблюдения Крамера показали, что многие птицы (особенно мелкие) совершают ночные перелеты. Днем они вынуждены пополнять запасы энергии, израсходован­ные во время полета. Птицы совершают перелет в ночное время еще и потому, что ночью меньше отвлекающих фак­торов, и им легче преодолевать большие расстояния.

    Исследования дневных и ночных перелетов птиц Кра­мер проводил несколько необычным и оригинальным мето­дом. Он помещал исследуемых птиц в круглую клетку со стеклянным верхом так, чтобы птицы могли видеть лишь участок неба, находящийся под углом зрения примерно 70°. Прозрачный пол клетки позволял наблюдателю сле­дить за птицей.

    Важное условие в опытах Крамера было то, с какой стороны попадал свет в клетку. Оказалось, что направле­ние полета птица определяла по Солнцу. Она знала, что для того, чтобы найти восток утром, надо двигаться по направлению к Солнцу, а в конце дня так, чтобы оно оставалось непосредственно сзади.

    В одном из своих экспериментов Крамер «остановил» Солнце, поместив источник света в течение всего дня с одной стороны клетки. И что же произошло? Птица «пе­репутала» все стороны света, приняв восток за запад в 6 час. утра и север за запад в полдень.

    Диатомеи


    image
    Во время отлива микроскопические водоросли под названием диатомеи поднимаются на поверхность мокрого берегового песка. Когда же наступает прилив, диатомеи опять погружаются в песок. Однако в песке в лабораторных условиях, где нет ни приливов, ни отливов, их внутренние часы по-прежнему заставляют их подниматься и погружаться в том же ритме.

    Манящие крабы


    image
    Во время отлива манящие крабы темнеют и выползают из своего убежища, а когда наступает прилив, они бледнеют и прячутся в свои норки. В лаборатории, находящейся далеко от моря, они продолжают соблюдать тот же режим, темнея и светлея в зависимости от времени отлива и прилива.

    Фасоль


    image
    Ночью фасоль опускает листья, а перед рассветом поднимает. Мэран сделал важнейший опыт: поместил фасоль в темную комнату — в темноту и днем и ночью — и наблюдал, что движения листьев продолжаются и без изменения освещенности. Может быть, фасоль чувствует изменения температуры? Термостатов тогда не было. В 1758 году Дюмель повторил опыты де Мэрана, поместив растения в глубокую пещеру — во мрак, где температура была неизменна и днем и ночью. Движения листьев продолжались (постепенно, через много дней, эти движения затухают, но от очень короткой вспышки света движения возобновляются, причем так, как будто все время часы шли, только листья-стрелки не двигались).

    Пчёлы (также и у других)


    image
    Пчел на зиму укрывают от морозов и света, они цепенеют в своих темных ульях. А часы у них «идут» всю зиму, и весной пчелы правильно определяют время суток, что необходимо им для правильного выбора направления полета к цветущим растениям за «взятком».

    Одноклеточные организмы и яд


    image
    Часы идут даже при почти полной остановке метаболических процессов. В этих исследованиях важные результаты дает применение различных ядов — ингибиторов биохимических процессов (морской одноклеточный организм Gonyaulax). Он светится ночью, следуя своим внутриклеточным часам. Известная зеленая эвглена, наоборот, ночью неактивна. Днем она активно плывет в сторону большей освещенности, проявляет положительный фототаксис. Свет необходим ей для фотосинтеза. Ночью, если направить на сосуд с эвгленами узкий луч света, они на него не реагируют, фототаксиса не проявляют. Наступление дня и ночи зеленая эвглена определяет по своим внутренним часам. Если добавить в воду, где живут эти организмы, метаболические яды, останавливающие дыхание и гликолиз, жизнедеятельность их замирает, эвглены перестают двигаться, гониаулаксы не могут генерировать свет. Если перенести их в свежую среду, отмыть яды, жизнедеятельность восстанавливается. Но самое замечательное: оказывается, что все это время их часы шли вполне правильно, как будто бы клетки и не отравляли, после отмывания ядов они вовремя начинают испускать свет и вовремя проявлять способность к фототаксису. Но если добавить в воду яды, отравляющие процессы считывания генетической информации, например, актиномицин Д, препятствующий функционированию РНК-полимеразы — синтезу мРНК по матрице ДНК, — часы сбиваются, ход их нарушается. Эти наблюдения сделаны более тридцати лет назад американским исследователем Гастингсом.

    Дрозофилы


    image
    У разных видов разная суточная активность. Дрозофилы одного вида активны в утренние часы, другие — в вечерние. Особенно четко суточная периодичность у них проявляется по времени массового вылупления взрослых мух из коконов.

    Источники:
    http://www.vitaminov.net/rus-biological_rhythm-biological_clock-0-11826.html
    http://unirefs.ru/13/dok.php?id=2654557
    http://www.inventors.ru/index.asp?mode=4236
    http://bio.1september.ru/articlef.php?ID=200404405
    http://ru.wikipedia.org/wiki/Drosophila

    P.S. А какие биологические часы знаете вы?
    AdBlock has stolen the banner, but banners are not teeth — they will be back

    More
    Ads

    Comments 49

      +26
      Я всегда просыпаюсь за 5-10 минут до того как зазвонит будильник. Причём за последних три года лишь пару раз проснулся «по будильнику». Добавьте меня в вашу статью :)
      • UFO just landed and posted this here
          +1
          особенно в воскресенье
            +2
            А у меня наоборот, в последний год в выходные встаю раньше на час…
              +2
              Кстати, у меня биологические часы совмещены с биологическим оружием локального радиуса. Проснулся и go бумажкой шуршать.
              +5
              алкоголь ломает часы.
                +4
                я точно знаю, что у эльфов 85 уровня биологические часы отсутствуют и никак себя не проявляют
                +1
                у меня другой феномен — в рабочие дни по утрам жутко хочется спать, вставать неохота, а в выходные или в отпуске подскакиваю даже раньше, чем обычно встаю на работу :)
                0
                Да, и самое главное, что не просыпаетесь только тогда, когда не хотите просыпаться, а хотите поспать :)
                  +2
                  Как правило этот феномен объясняется высоким уровнем стресса. Т.к. практически у всех взрослых звонок ассоциируется с обязательными энергоемкими процессами (работа, перемещение и т.п.)
                    +3
                    Кстати да, за 2-5 минут стабильно. Вот только это происходит в том случае, если проснуться надо обязательно. Если просто поставить будильник не по важному делу то могу и вовсе проспать.
                      0
                      +1024
                      +3
                      А меня за 10 минут до будильника будит кролик: выворачивает свою кормушку, берет в зубы и барабанит по клетке, один раз я забыл завести будильник и это меня спасло. А кролик знает, чем раньше я встану, тем раньше выпущу его побегать по комнате =D
                        +1
                        Где-то читал, что это происходит в частности из-за гормонов вырабатывающихся при стрессе.
                        Был проведен эксперимент в Германии, людей разделили на 2 группы. Перед сном одной группе они сказали что их подымут в 6, а другим — в 9. У группы которая должна была встать в 6 уже в 4 утра начался прилив гормонов, отчего они проснулись еще раньше. А группа готовая встать в 9 особо не переживала, зная что они выспятся и гормоны вырабатывались значительно меньше
                        0
                        Точно знаю, что у пенсионеров часы достаточно хороши. Возможно, режим дня с течением многих лет настолько меняет организм, что тот продолжает следовать этому режиму безо всяких будильников. Только этот пример не подходит, потому что речь, как я понял, о часах, действующих сразу, а не настраивающихся постепенно.

                        И да, если бы не блог, в котором данный пост присутствует, я бы не писал этот комментарий. =8)
                          –2
                          Ещё до появление часов, которые придумали люди в живой природе находилось много других часов, которые люди назвали биологическими.


                          т.е. термин «биологические часы» появления до изобретения часов? О_о
                            –1
                            я писал, что биологические часы были до появление часов, которые придумали люди
                              –3
                              прочитайте и вдумайтесь ещё раз в то, что вы написали. злючий минусатор.
                              предложение звучит совершенно нелепо.
                                –2
                                (Ещё до появление часов, которые придумали люди) (в живой природе находилось много других часов), (которые люди [в наше время] назвали биологическими.)

                                Выделил вам логические участки в предложении
                            +13
                            Заметил, что когда сам куда-то просыпаешься и знаешь, что тебя не разбудят(например, Topcoder в 5 утра =) ), всегда встаешь бодрым. А если тебя уже будят внешне, то встаешь невыспавшимся почему-то.
                              –1
                              Если нету мотивации встать, то вы сами не проснётесь рано, вот почему когда будят мы не высыпаемся.
                                0
                                Ага, я из-за этого субботнее утро ненавижу — рад бы поспать, да не хочется :)
                                  0
                                  Это, кстати, очень интересно…
                                  Я думаю, что это из-за того, что организм, когда просыпается сам, подбирает для этого наиболее благоприятный момент (речь идёт о минутах, секундах), а будильник в этот нужный момент попадает ооочень редко.
                                  +1
                                  колебания магнитного поля. нэ?
                                  • UFO just landed and posted this here
                                      +3
                                      Биологический GPS приёмник поможет фасоли перевести время -)
                                        0
                                        Обычно биологические часы синхронизируются светом — раз изменилось время наступления рассвета, то через некоторое время изменится и ход биологических часов.
                                        +9
                                        Самое очевидная и самая интересная, на мой взгляд, особенность циркадных ритмов заключается в их связи с навигационными способностями организма (в случае растений происходит тоже своего рода «самонавигация»). У достаточно сложных организмов, способных перемещаться в пространстве на сравнительно большие расстояния, возникает необходимость в своеобразной «подстройке курса», когда они следуют в удалённые места, либо наоборот возвращаются к строго определённому месту, так как большое значение имеет ориентация по солнечному свету. Вчера после прочтения топика захотел освежить в памяти то, что когда-то читал по ориентированию насекомых — откопал книгу, перечитал, но особо по ритмам не отыскал в том материале сведений (речь там идёт об ориентации муравьёв-сверчков-пчёлок всяких по поляризованному свету). Писать сюда не стал — всё-таки уклон там немного другой сделан.

                                        А вот сегодня, только вылез в новостные ленты, наткнулся на статью в Wired Butterflies Use Antenna GPS to Guide Migration (лучше читать сразу в ScienceNeurobiologists Discover Butterfly Chronometer). Так вот, там как раз говорится о том, что американские нейробилоги сделали довольно необычное открытие — оказалось, что у бабочек данаидов-монархов биологические часы, помогающие им ориентироваться при миграции, расположены в усиках, тогда как всегда считалось, что этот механизм реализуется исключительно в мозге существа. Раньше, правда, находили уже «усиковые часы», но они играли лишь локальную роль, т.е. влияли только на восприятие (в конце статьи в Nature упоминается об этом).

                                        Получается что-то такое (заимствовано с Wired):



                                        *Здесь CC — Circadian Clock; Brain и Eye — понятно, мозг и глаз соответственно.

                                        Ещё раз удивляешься, насколько всё-таки тонко и сложно всё организовано в природе.

                                        Ну и заодно уж тогда советую прочитать, если интересно, про навигацию мурашей, о которой упоминал в начале — вот в этой книжке (стр. 329-339).
                                          –1
                                          супер!
                                            0
                                            Как было сказано в статье, то у бабочек с покрашенными усиками тоже наблюдалась дезориентация в пространстве, однако ничего про фоточувствительные датчики в усиках не было сказано. Может бабочки-монархи усиками улавливают солнечный ветер или солнечное тепло, а каска препятствовала?

                                            P.S. На изображении, голова бабочки напоминает головной шлем из будущего
                                            +2
                                            Лично за сабой замечал, что если кудато надо рано встать и заводя будильник на это время просыпаюсь до будильника, не зависимо завел я его на 6 утра или на 5 утра.

                                            И немного в другую степь… но про сны:
                                            Если заснуть на животе, скрестив руки в раене грудной клетки, то с вероятностью в 80% приснится кошмар, потомучто организму будет недостовать кислорода.
                                            Если заснуть на спине расположив ладони в верх, то с тойже вероятностью вам приснится что вы ливетируете, причем этого ефекта можно добиться и в полудреме…

                                            А кто знает как еше управлять сном?
                                              +2
                                              Изменять сознание таким образом, чтобы понимать, что происходящее сон.
                                                0
                                                Всегда сплю на животе, кошмаров не снится вообще. Кто прав?
                                                  0
                                                  а руки скрещиваете?

                                                  пс. сегодня ночью проверю на счёт левитации. если правда, то дальше буду спать только ладошками вверх
                                                    0
                                                    Скрещиваю или нет — на характер сновидений это не влияет.
                                                    Хотите левитировать — тренируйте осознанность во сне. От всего прочего это в куда меньшей степени зависит.
                                                0
                                                А я честно думал, что фасоль без света, как и другие растения, завянет.
                                                  –1
                                                  Если не давать свет очень долго, то завянет. Постепенно фасоль теряет свойства биологических часов, если вмешиваться в законы природы.
                                                  +3
                                                  По правде говоря, странная статья. Почему именно эти группы организмов выбраны? Практически во всей дикой природе биологические часы возведены в абсолют. В отличие от человека, животные не могут себе позволить «поваляться ещё часок» или «встать не с той ноги». Просто потому, что от этого зависит их жизнь. Точно так же, как и от развитых органов чувств и инстинктов.

                                                  Отклонение от «правильных» ритмов способно приносить кратковременную выгоду, но не даст эволюционного преимущества. Поэтому все стараются максимально точно соответствовать времени суток и временам года.

                                                  Кроме нас и наших домашних животных.
                                                    +2
                                                    Большая часть циркадных ритмов объясняется распределением биологических веществ со временем. Грубо это можно описать следущим образом: Например, для производства в организме-клетке вещества А до концентрации сA требуется 12 часов. Столько же времени требуется и для утилизации до концентрации с0. Соотвественно при достижении концентрации сA включается механизм утилизации, при достижении с0 — производства.
                                                      0
                                                      Механизмы существуют разные. В процессе эволюции они возникали в совершенно разных группах животных абсолютно независимо. Другое дело, что они есть у практически у всех живых организмов. Кроме, разве что, самых экзотических вроде экстремофилов, порвавших связь с солнцем.
                                                        0
                                                        А Вы сможете подтвердить Ваше утверждение «В процессе эволюции они возникали в совершенно разных группах животных абсолютно независимо.»? Что-т мне подсказывает, что нет. И вряд ли кто еще сможет. Потому что это не так.
                                                          0
                                                          Сам принцип работы описанного вами «триггера» я под сомнение не ставлю, так оно и работает. Правда, иногда реакция запускается из-за внешнего воздействия, а не только из-за биохимических процессов. Но не суть важно. Главное, что это всего лишь принцип, обусловленный природой веществ, а вот конкретные механизмы воплощаются в разных группах живых организмов по-разному.

                                                          У разных животных за циклы отвечают разные органы и разные активные вещества. Это следствие независимого происхождения. Примитивным организмам кембрийского периода были недоступны те химические реакции, на которых зиждется наше с вами существование.
                                                    +2
                                                    А вообще статья производит впечатление как будто далекий от айти человек где-нить на своем форуме поднял вопрос: почему компьютеры жужжат. то жужжат — то не жужжат. Крышку у ноута закрываешь — а он зажужжал… Чудеса… Надо перечислить все компьютеры и условия при которых они жужжат, помогите!

                                                    Интересно, как люди присваивают ярлык «неизвестно» тем вещам, в которых они даже не пробовали разобраться, не пробовали _углубиться_ в тему.
                                                      0
                                                      Всё круто. У меня однажды возник вопрос… Что, если не будет Солнца… я не имею в виду разрушение Солнца :) Я имею в виду что будет с организмом, который будет жить в… темноте...!? Как вообще будут вырабатываться вещества… что будет то? Как птицы летать будут? Да и растения то… они жить не будут..?
                                                        +3
                                                        В темноте? Да легко:
                                                        — редуцируется зрение и больше информации будет получаться через другие сенсорные системы
                                                        — вещества будут извлекаться из земли и других существ
                                                        — птиц съедят летучие мыши, которые больше преспособлены для полетов в темноте
                                                        — растения перейдут на паразитизм да другой спектр света.

                                                        Хуже всего, когда холодно.
                                                        +1
                                                        Идея — может эти организмы настолько чувствительны, что чуют силу притяжения Солнца (аналогично с Луной и приливами/отливами)?
                                                          +1
                                                          последние оставшиеся подобные организмы были разорваны на пополам при последнем параде планет. Ждем новых.
                                                            0
                                                            Та не — их просто бессонница в то время мучала :-)
                                                              0
                                                              Тогда куда они сейчас делись?

                                                        Only users with full accounts can post comments. Log in, please.