Som du har hørt, gikk Nobelprisen i medisin eller fysiologi i 2017 til amerikanerne Jeffrey C Hall, Michael Rosbash, Michael W Young for deres oppdagelser innen døgnrytme - mekanismen til celler som regulerer den interne klokken mennesker, dyr og planter.
Forskere klarte for eksempel å isolere et gen som regulerer Drosophila-fluens døgnrytme.
Den interne klokken er ansvarlig for søvnsykluser, blodtrykk, hormonnivå og kroppstemperatur. De påvirker alt liv på jorden, fra encellede cyanobakterier til høyere virveldyr, inkludert oss mennesker.
Solen og andre Zeitgebers
Studiet av interne klokker har blitt en helt uavhengig gren av vitenskapen, som kalles kronobiologi.
Kronobiologi, som navnet antyder, koker ned til studiet av biologiske rytmer og hvordan de forholder seg til miljøet: tyskerne kaller dem Zeitgebers, det vil si synkronisatorer.
Den mest åpenbare Zeitgeber er selvfølgelig sollys og dets sykluser.
Kampanjevideo:
Vi mennesker, fra uminnelige tider, har observert naturens reaksjoner på økning og reduksjon av sollys, først og fremst hvordan planter åpner og lukker blomster og blader i samsvar med mengden av lys som mottas.
Men bare på 1700-tallet klarte en person å bevise at det ikke bare handlet om eksterne signaler: noe inne i selve organismen avslører hemmeligheten til den biologiske klokken, som ikke bare avhenger av hvor høyt solen steg opp på himmelen.
Opp, mimosa
En av de første som gjorde vitenskapelige observasjoner av dette fenomenet, var den franske astronomen Jean Jacques d'Ortous de Mairan.
Det var 1729 da han plasserte en mimosa busk i mørket og la merke til at den fremdeles åpner og lukker bladene, avhengig av tid på dagen og av om solen skinner et sted, som ikke var i nærheten.
Mimosa i solen / flickr.com, Ben Blash
Fra dette konkluderte han med at impulsen til planten å åpne og lukke bladene er forbundet med en indre mekanisme snarere enn en konsekvens av en slavisk reaksjon på ytre stimuli i form av endringer i sollys.
Men det er klart at hvis svingninger i dagslys fjernes fra ligningen over lengre tid, vil den biologiske klokken selvfølgelig gå galt før eller senere.
Isolasjon under bakken
En av de første forskerne som i vår tid aktivt studerte den biologiske urets innflytelse på mennesker, var den franske geologen og speleologen Michel Siffre på begynnelsen av 60-tallet.
Dette var i begynnelsen av romfartens tid og under den kalde krigen, da en person ble interessert i kroppens reaksjon på lange perioder med isolasjon, for eksempel i en romkapsel eller i et bomberom etter en atomkrig.
I 1962 gjorde 23 år gamle Sifr et gjennombrudd med et dristig eksperiment der han var i stand til å bevise at vi har en innebygd klokke, akkurat som planter gjør.
Han isolerte seg fra verden fra 18. juli til 14. september 1962 i Scarasson Glacier Cave, som ligger i de franske Alpene på en dybde på 100 meter under jorden.
Sifr opprettholdt kontakten med omverdenen bare via telefonlinjen, som han brukte til å rapportere når han gikk til sengs og når han reiste seg.
Alvorlig desorientering
Fraværet av ytre stimuli og klokker, over tid, desorienterte Sifr når det gjaldt tidens gang (og, som han senere innrømmet seg, gjorde ham nesten gal).
Sifr trodde selv at han sov i sykluser på 15 timer og at han hadde mistet kontakten med den naturlige døgnrytmen. Men det viste seg at kroppen hans holdt oversikt over tiden, og levde i dager med en gjennomsnittlig lengde på 24,5 timer.
Etter at Sifr tilbrakte 63 dager i en ishule, kom han endelig ut i dagens lys og trodde at det var 20. august i kalenderen. Med andre ord mistet han en hel måned i tankene.
Men kroppen visste bedre. Og Sifr var i stand til å bevise en gang for alle at vi, mennesker, er utstyrt med biologiske klokker.
Flere og flere forskere fordyper seg i dette emnet
Et par år senere gjennomførte Michel Sifre nok et lignende eksperiment, men denne gangen som observatør for to andre grotter, Josie Laures og Antoine Senni. Også de lot seg isolere under jorden, hver i sin egen hule, omtrent hundre meter fra hverandre.
De eneste menneskene på overflaten av jorden som Lores og Senny holdt kontakt med via telefon, var forskere som registrerte søvntider, fysiske indikatorer og måltider.
Lores og Senny trengte ikke å lide av lediggang, formålet med eksperimentet var ikke å helt frata dem sensoriske stimuli, de fikk lov til å si, høre på musikk eller gjøre noe manuelt arbeid: for eksempel strikket Lores.
Lores tilbrakte 88 dager i hulen sin, mens Senny tilbrakte 126 dager i hennes. Da de endelig kom ut derfra, var begge i relativt god fysisk tilstand, men enda mer forvirret enn Sifr etter eksperimentet.
Antoine Senny mente for eksempel at han forlot hulen 4. februar, da riktig dato var 5. april. Josie Lores var generelt i god fysisk tilstand, men det tok veldig lang tid å gjenopprette den naturlige søvnsyklusen.
5. april 1965. Antoine Senny (i midten) forlater hulen etter 125 dagers ensomhet. Han blir møtt av Josie Lores (til høyre), en annen deltaker i eksperimentet som tilbrakte 88 dager i isolasjon / AP Photo
På den tiden klarte isolasjon å lure selv den biologiske klokken.
Det viste seg at Senny falt i en slik rytme der han kunne sove i 30 timer på rad, selv om han selv mente at han bare la seg for en lett lur.
Sleeping beauty of reality
Nyere studier isolert har vist at mennesker kan utvide søvnsyklusen med så mye som 48 timer hvis de ikke blir utsatt for eksterne stimuli.
Men også gjentatte eksperimenter med isolasjon har vist at en persons interne klokke, vår døgnrytme, naturlig forekommer i en syklus på litt over 24 timer. Men hvor er denne klokken, rent fysisk?
Alt dette er forbundet med et lite område i hjernen - den suprachiasmatiske kjernen til hypothalamus. Det handler om størrelsen på et riskorn. I praksis er det denne biologiske klokken som regulerer vår daglige rytme.
Og den får grunnleggende tidsinformasjon fra solen. Om kveldene, når lysene slukker, sender det et signal til pinealkjertelen om å begynne å produsere melatonin, som forteller kroppen å legge seg.
Om sommeren fungerer denne mekanismen omvendt, nivået av melatonin synker, ettersom lysmengden øker, noe som blant annet øker produksjonen av prolaktin hos kvinner, noe som øker fruktbarheten.
Så alle som er født i vårjevndøgn, bør kanskje takke sommersolen, som ni måneder tidligere satte far og mor i riktig humør.
De som ikke ser
Den suprachiasmatiske kjernen, som regulerer vår indre klokke, går ut, mottar et signal fra øynene, gjennom syn. Men hva med blinde mennesker? Hvordan er deres biologiske klokke regulert?
Faktisk lider blinde ofte av søvnproblemer og må ta melatonin for å lindre symptomene.
Men det er en amerikansk og britisk studie som viser at selv i en helt blind person som har ødelagt netthinnenes visuelle celler, det vil si de såkalte stenger og kjegler, kan øyet registrere lys, selv om personen selv ikke vet om det.
Med andre ord kan signalet fremdeles komme inn i hypothalamus gjennom synsnerven. Så den biologiske klokken din kan fungere selv om du ikke kan se. Og selv om de interne klokkene våre fortsetter å fungere i lange perioder isolert, blir vi syke uten lys.
Eksperimenter med laboratoriemus viste at mus som ble plassert i mørket i lange perioder led av symptomer som lignet på depresjon.
Mangel på lys reduserer dopaminsekresjon, påvirker blodsukkernivået og til og med svekker hukommelsen. Både hos mus og hos mennesker.
Deer Cunning
Reinen som beiter nord i Lappland har imidlertid håndtert det på en veldig smart måte. Tross alt lever de i kontinuerlig mørke, deretter i kontinuerlig lys, avhengig av årstid, så de måtte være i konstant stress.
Men det viste seg at den biologiske hjorteklokken fungerer noe annerledes enn vår. Vår interne klokke sørger for at melatonin frigjøres i en relativt vanlig 24-timers syklus.
Hos hjort er produksjonen av melatonin mer direkte relatert til mengden mottatt lys, snarere enn til en genetisk bestemt biologisk klokke.
Det vil si at nivået av hormonet stiger når det er mørkt, og synker når det er lett. Hjort har med andre ord ingen døgnrytme, snarere kan vi si at de har en årlig rytme.
Dette gjør at de kan fortsette å tygge på lavene sine hvis de finner dem, uavhengig av tid på dagen og uten å bli distrahert av den interne klokken som sier at det er på tide å sove.
Og det ser ut som om dette er et ganske fungerende alternativ for dem. Tenk deg selv, har du noen gang sett et hjort med depresjon?
Marcus Rosenlund
