A fény ciklikus váltakozása alapvetően befolyásolja az állatok és az ember biológiai óráját. Ez az összetett beépített rendszer hormonokon és egyéb fehérjéken keresztül az alvástól és az emésztéstől kezdve az anyagcseréig és a hangulatig nagyon sok mindent szabályoz. Jobb ismerete az alvási gondoktól a menstruációs ciklus szabályozásán át a depresszió hatékonyabb kezeléséig sok mindenben segíthet. Uniós kutatások az élő szervezetek működésének Nap-Hold ciklussal kapcsolatos összefüggéseit vizsgáló kronobiológia eddig ismeretlen tényezőit kutatják, ahogy a Horizon, az EU kutatási és innovációs magazinja beszámolt róla.

Forrás: Horizon

Minden novemberben a telihold után néhány napig csodálatos látványosság történik az ausztráliai Nagy-korallzátonyon: a korallok peték és spermiumok milliárdjait bocsátják a vízbe, amelyek egyesülve szabadon úszó lárvákat alkotnak. Ezek végül letelepednek, és új koralltelepeket hoznak létre. Nem a korallok az egyetlen élőlények, amelyek a Hold fénye alapján szinkronizálják szaporodásukat. Az ilyen ritmusokat általában egyfajta fehérje által vezérelt biológiai óra, az úgynevezett cirkalunáris ritmus szabályozza, amely az újholdak közötti 29,5 napos ciklushoz igazodik.

A Hold változása az alvásra és a depresszióra is hat

A legtöbb többsejtű élőlény rendelkezik, vagy feltételezhetően rendelkezik valamilyen beépített biológiai órával, amely számos fontos folyamat pontos időzítését szinkronizálja, köztük a táplálkozásét és a szaporodásét. A “szinkronban” maradás képessége ugyanis kulcsfontosságú a túléléshez. Az egyes egyedek időbeli összekapcsolódása lényeges szempont például egyes fajok szaporodásánál, gondoljunk csak azokra az állatokra, amelyek nem mindig párzóképesek.

A kronobiológia másik, jobban ismert biológiai órája a cirkadián ritmus, mely a napi 24 órás alvás-ébrenlét ciklust vezérli a környezeti jelzések, például a fény és a hőmérséklet hatására. Ez az összetett rendszer az alvástól és az emésztéstől kezdve az anyagcseréig és a hangulatig mindent szabályoz. A kutatók szeretnének közelebb jutni azokhoz a környezeti tényezőkhöz, amelyek kizökkenthetik ezeket a biológiai ritmusokat a szinkronból. Sajnos azonban a kronobiológia genetikai és molekuláris szinten érintett mechanizmusairól keveset ismer a tudomány.

Az Unió által támogatott Mari.Time projekt keretében ezeket szeretnék jobban megismerni a kutatók és ehhez óceáni állatok cirkalunáris ritmusát tanulmányozzák. Alanyuk a mérsékelt égövi és trópusi tengerek parti vizeiben élő Platynereis dumerilii nevű tengeri sörteféreg. A furcsa kísérleti állat segítségével sikerült már felfedezni egy olyan fotoreceptort, vagy fényérzékeny fehérjét, mely információt szolgáltat a szervezetnek az égbolton lévő holdfény fejlődési állapotáról és időtartamáról.

Az L-Cry nevet kapott fehérje a kriptokrómoknak nevezett fényérzékelő molekulák csoportjába tartozik és olyan „kapuőrként” működik, amely csak a “megfelelő” fényt engedi a férgekre hatni. Emellett különbséget tud tenni a különböző holdfázisok fényszintjei, valamint a napfény és a holdfény között. Ez lehetőséget ad az állatnak, hogy egyes egyedek képesek legyenek a cirkalunáris órájukat ugyanazon holdfázishoz szinkronizálni.

Felfedezték, hogy a holdfény a havi időzítésben betöltött szerepe mellett az éjszakai rajzás kezdetének pontos óráját is az éjszakák legsötétebb időszakához időzíti, ami valószínűleg a túlélés és a szaporodás optimalizálása érdekében történik.

A projekt persze nem csak a férgek szaporodása miatt fontos. A kutatás ugyanis az emberi egészséggel kapcsolatos kutatásokat is segítheti, mivel egyre több bizonyíték van arra, hogy a Hold olyan dolgokra is hatással van, mint az alvás és a depresszió. A vizsgált féregfajok számos hormonjának vannak közeli rokon emberi megfelelői. A holdciklus mechanizmusainak tengeri fajokban történő kutatása más havi gyakoriságú változások megértését is megkönnyítheti. Ezek közé tartozik a menstruációs ciklus és néhány hangulattal összefüggő, mentális rendellenességekhez köthető biológiai ciklus is.

A 24 órás ciklusok zavarától még rák is kialakulhat

A cirkadián ritmusssal kapcsolatban is sok még a felfedezni való. Például annak pontos megértése, hogy miképpen működik ez a nappali életmódot folytató fajoknál, mint például az ember. Az éjszakai állatokról azért tudnak többet, mert ezeket – mint például az egereket – könnyebb volt laboratóriumban molekuláris szinten vizsgálni.

Egy másik uniós projekt, a DiurnalHealth a nappali és éjszakai állatok közti különbségeket vizsgálja. A cirkadián ritmusokat a hipotalamuszban található idegsejtek egy csoportja, az úgynevezett suprachiasmatikus mag (SCN) szabályozza, amely a szervezet fő órájaként szolgál. A fényre érzékeny SCN azáltal segít szabályozni az alvás-ébrenlét ciklust, hogy szinkronizálódik a környezet természetes fény-sötét ciklusához. Ha az SCN funkciójában például hosszú távú utazás, vagy össze-vissza műszakos munka hatására zavar támad, bizonyítottan számos egészségügyi probléma, köztük alvászavar, depresszió, cukorbetegség, sőt akár rák is kialakulhat.

Az egyes nappali rágcsálókon végzett kutatás azt is kiderítette, hogy az olyan környezeti jelzések, mint a fény, a hőmérséklet és a fizikai aktivitás hogyan szolgálják a szervezet belső órájának finomhangolását. Az is kiderült, hogy a fény hatására megváltozó viselkedés visszacsatolva tovább erősíti a biológiai óra hatását. Ez azt jelenti, hogy a külső jelzések potenciálisan felhasználhatók a belső testritmusok zavarainak korrigálására.

Nemcsak a kék fény torzíthatja éberségérzetünket

A kutatók az SCN minden eddiginél pontosabb megfigyeléséhez korszerű agyi képalkotó technikákat használtak. Az eredmények arra utalnak, hogy a nappali életmódot folytató rágcsálók sejtjeire a fény változása éjszakai rokonaiknál viszonylag kevésbé hat. Ez azt jelenti, hogy a nappali állatoknak és az embereknek több fényre van szükségük ahhoz, hogy a biológia órájuk megfelelően működjön, mint az éjszakai állatoknak.

Ezt erősíti egy másik kutatás eredménye is, miszerint a fény szintje erősebben befolyásolja a szerotonin képződését a nappali patkányoknál, mint az éjszakaiaknál. Mivel a szerotonin hatással van a hangulatra, az érzelmekre és az étvágyra, az ilyen eredményeket fel lehet használni hatással az olyan emberi rendellenességek kezelésénél, mint a depresszió.

Az is új megállapítás, hogy közvetlenebb bizonyítékot találtak a kutatók a fény különböző színeinek befolyására a cirkadián órára. Tehát nem csak a látható spektrum kék része hat biológiai ritmusunkra, amelyet gyakran okolnak a mesterséges éjszakai fények és az elektronikus eszközök képernyőinek káros hatásaiért. A kék fényről eddig is köztudott volt, hogy az emberek akkor is ébernek érzik magukat a hatására, amikor voltaképpen már fiziológiailag fáradtak. A kutatók által vizsgált színek közül azonban a zöld és a narancssárga fény is befolyásolta a cirkadián órát, csak az ibolyaszín bizonyult ilyen szempontból közömbösnek.

Az eredmények új, hatékony ajánlásokhoz vezethetnek az életmódbeli szokások javítására és a természetes környezet védelmére egyaránt.