Біологічні ритми

Все живе на нашій планеті несе відбиток ритмічного малюнка подій, характерного для нашої Землі. У складній системі біоритмів, від найкоротших - на молекулярному рівні - з періодом в декілька секунд, до глобальних, пов'язаним з річними змінами сонячної активності живе і людина. Біологічний ритм представляє собою один з найважливіших інструментів дослідження чинника часу в діяльності живих систем і їх часової організації.
Біологічні ритми або біоритми - це більш-менш регулярні зміни характеру та інтенсивності біологічних процесів. Здатність до таких змін життєдіяльності передається у спадок і виявлена практично у всіх живих організмів. Їх можна спостерігати в окремих клітинах, тканинах і органах, в цілих організмах і в популяціях. [
Виділимо наступні важливі досягнення хронобіології:
1. Біологічні ритми виявлені на всіх рівнях організації живої природи - від одноклітинних до біосфери. Це свідчить про те, що биоритмики - одне з найбільш загальних властивостей живих систем.
2. Біологічні ритми визнані найважливішим механізмом регуляції функцій організму, що забезпечує гомеостаз, динамічну рівновагу та процеси адаптації в біологічних системах.
3. Встановлено, що біологічні ритми, з одного боку, мають ендогенну природу і генетичну регуляцію, з іншого, їх здійснення тісно пов'язане з модифицирующим чинником зовнішнього середовища, так званих датчиків часу. Цей зв'язок в основі єдності організму з середовищем багато в чому визначає екологічні закономірності.
4. Сформульовано положення про тимчасову організації живих систем, у тому числі - людини - одним з основних принципів біологічної організації. Розвиток цих положень дуже важливо для аналізу патологічних станів живих систем.
5. Виявлено біологічні ритми чутливості організмів до дії факторів хімічної (серед них лікарські засоби) та фізичної природи. Це стало основою для розвитку хронофармакологіі, тобто способів застосування ліків з урахуванням залежності їх дії від фаз біологічних ритмів функціонування організму і від стану його тимчасової організації, що змінюється при розвитку хвороби.
6. Закономірності біологічних ритмів враховують при профілактиці, діагностиці та лікуванні захворювань.
Біоритми поділяються на фізіологічні та екологічні. Фізіологічні ритми, як правило, мають періоди від часток секунди до декількох хвилин. Це, наприклад, ритми тиску, биття серця і артеріального тиску. Є дані про вплив, наприклад, магнітного поля Землі на період і амплітуду енцефалограми людини.
Екологічні ритми по тривалості збігаються з яких-небудь природним ритмом навколишнього середовища. До них відносяться добові, сезонні (річні), приливні і місячні ритми. Завдяки екологічним ритмам, організм орієнтується в часі і заздалегідь готується до очікуваних умов існування. Так, деякі квіти розкриваються незадовго до світанку, як ніби знаючи, що скоро зійде сонце. Багато тварин ще до настання холодів впадають у зимову сплячку або мігрують. Таким чином, екологічні ритми служать організму як біологічний годинник.
Ритм - це універсальна властивість живих систем. Процеси росту і розвитку організму мають ритмічний характер. Ритмічним змін можуть бути піддані різні показники структур біологічних об'єктів: орієнтація молекул, третинна молекулярна структура, тип кристалізації, форма росту, концентрація іонів і т. д. Встановлено залежність добової періодики, властивою рослинам, від фази їх розвитку. У корі молодих пагонів яблуні був виявлений добовий ритм вмісту біологічно активної речовини флорідзіна, характеристики якого змінювалися відповідно до фаз цвітіння, інтенсивного росту пагонів і т.д. Одне з найбільш цікавих проявів біологічного виміру часу - добова періодичність відкривання і закривання квіток і рослин. Кожна рослина "засинає" і "прокидається" у чітко визначений час доби. Рано вранці (у 4 години) розкривають свої квітки цикорій і шипшина, о 5 годині - мак, о 6 годині - кульбаба, польова гвоздика, о 7 годині - дзвіночок, городній картопля, о 8 годині чорнобривці і березки, в 9-10 годин - нігтики, мати-й-мачуха. Існують і квіти, розкривають свої віночки вночі. О 20 годині розкриваються квітки запашного тютюну, а о 21 годині - горицвіту і нічної фіалки. Так само в строго певний час і закриваються квітки: опівдні - осот польовий, в 13-14 годин - картопля, в 14-15 годин-кульбаба, в 15-16 годин - мак, в 16-17 годин-нігтики, в 17 -18 годин мати-й-мачуха, в 18-19 годин - жовтець, в 19-20 годин - шипшина. Розкриття і закриття квіток залежить і від багатьох умов, наприклад, від географічного положення місцевості або часу сходу і заходу сонця.
Існують ритмічні зміни чутливості організму до ушкоджувальних чинників зовнішнього середовища. У дослідах на тваринах було встановлено, що чутливість до хімічних і променевим поразок коливається протягом доби дуже помітно: при одній і тій же дозі смертність мишей в залежності від часу доби варіювала від 0 до 10%
Найважливішим зовнішнім чинником, що впливає на ритми організму, є фотоперіодічность. У вищих тварин передбачається існування двох способів фотоперіодичної регуляції біологічних ритмів: через органи зору і далі через ритм рухової активності організму і шляхом екстрасенсорного сприйняття світла. Існує кілька концепцій ендогенного регулювання біологічних ритмів: генетична регуляція, регулювання за участю клітинних мембран. Більшість учених схиляються до думки про полигенно контролі над ритмами. Відомо, що в регуляції біологічних ритмів беруть участь не тільки ядро, але і цитоплазма клітини.
Центральне місце серед ритмічних процесів займає ціркадіанний ритм, що має найбільше значення для організму. Поняття ціркадіанного (добового) ритму ввів в 1959 році Халберг. Ціркадіанний ритм є видозміною добового ритму з періодом 24 години, протікає в константних умовах і належить до вільно поточним ритмам. Це ритми з не нав'язаним зовнішніми умовами періодом. Вони вроджені, ендогенні, тобто обумовлені властивостями самого організму. Період ціркадіанних ритмів триває у рослин 23-28 годин, у тварин 23-25 годин. Оскільки організми зазвичай знаходяться в середовищі з циклічними змінами її умов, то ритми організмів затягуються цими змінами і стають добовими.
Ціркадіанние ритми виявлені у всіх представників тваринного царства і на всіх рівнях організації - від клітинного тиску до міжособистісних відносин. У численних дослідах на тваринах встановлено наявність циркадіанних ритмів рухової активності, температури тіла і шкіри, частоти пульсу та дихання, кров'яного тиску та діурезу. Добовим коливанням виявилися піддані вмісту різних речовин у тканинах і органах, наприклад, глюкози, натрію і калію в крові, плазми і сироватки в крові, гормонів росту та ін По суті, в цілодобовий ритм коливаються всі показники ендокринні та гематологічні, показники нервової, м'язової , серцево-судинної, дихальної і травної систем. У цьому ритмі зміст і активність десятків речовин у різних тканинах і органах тіла, в крові, сечі, поті, слині, інтенсивність обмінних процесів, енергетичне і пластичне забезпечення клітин, тканин і органів. Цьому ж ціркадіанного ритму підпорядковані чутливість організму до різноманітних факторів зовнішнього середовища і переносимість функціональних навантажень. Всього до теперішнього часу у людини виявлено близько 500 функцій і процесів, що мають циркадіанних ритміку.
Біоритми організму - добові, місячні, річні - практично залишилися незмінними з первісних часів і не можуть наздогнати ритмами сучасного життя. У кожної людини протягом доби чітко простежуються піки і спади найважливіших життєвих систем. Найважливіші біоритми можуть бути зафіксовані в хронограммах. Основними показниками в них служать температура тіла, пульс, частота дихання у спокої та інші показники, які можна визначити тільки за допомогою фахівців. Знання нормальної індивідуальної хронограми дозволяє виявити небезпеку захворювання, організувати свою діяльність відповідно до можливостей організму, уникнути зривів у його роботі.
Саму напружену роботу треба робити в ті години, коли найголовніші системи організму функціонують з максимальною інтенсивністю. Якщо людина "голуб", то пік працездатності припадає на три години дня. Якщо "жайворонок" - той час найбільшої активності організму падає на полудень. "Совам" рекомендується саму напружену роботу виконувати в 5-6 годин вечора.
Про вплив 11-річного циклу сонячної активності на біосферу Землі сказано багато. Але не всі знають про тісній залежності, що існує між фазою сонячного циклу і антропометричними даними молоді. Київські дослідники провели статистичний аналіз показників маси тіла і зростання юнаків, які приходили на призовні дільниці. Виявляється, що акселерація дуже схильна до сонячного циклу: тенденція до підвищення модулюється хвилями, синхронними з періодом "переполюсовки" магнітного поля Сонця (а це подвоєний 11-річний цикл, тобто 22 роки). До речі, в діяльності Сонця виявлені і більш тривалі періоди, що охоплюють декілька століть.
Важливе практичне значення має також дослідження інших багатоденних (околомесячной, річних і пр.) ритмів, датчиком часу для яких є такі періодичні зміни в природі, як зміна сезонів, місячні цикли та ін
В останні роки широкої популярності набула теорія "трьох ритмів", в основі якої лежить теорія про повну незалежність цих багатоденних ритмів як від зовнішніх чинників, так і від вікових змін самого організму. Пусковим механізмом цих виняткових ритмів є тільки момент народження (за іншими варіантами - момент зачаття) людини. Народився людина, і виникли ритми з періодом в 23, 28 і 33 діб, що визначають рівень його фізичної, емоційної та інтелектуальної активності. Графічним зображенням цих ритмів є синусоїда. Одноденні періоди, в які відбувається перемикання фаз ("нульові" точки на графіку) і які нібито відрізняються зниженням відповідного рівня активності, отримали назву критичних днів. Якщо одну й ту ж "нульову" точку перетинають одночасно дві або три синусоїди, то такі "подвійні" або "потрійні" критичні дні особливо небезпечні.
Багаторазові дослідження, проведені з метою перевірки цієї гіпотези, не підтвердили, однак, існування цих сверхунікальних біоритмів. Сверхунікальних тому, що у тварин аналогічних ритмів не виявлено; ніякі відомі біоритми не вкладаються в ідеальну синусоїду; періоди біоритмів не постійні і залежать як від зовнішніх умов, так і від вікових змін; в природі не виявлено явищ, які були б синхронізаторами для всіх людей і в той же час були "персонально" залежні від дня народження кожної людини.
Спеціальні дослідження коливань функціонального стану людей показали, що вони ніяк не пов'язані з датою народження. Подібні дослідження спортсменів, проведені в нашій країні, в США та інших країнах, не підтвердили зв'язку рівня працездатності і спортивних результатів з ритмами, запропонованими в гіпотезі. Показано відсутність будь-якого зв'язку різних нещасних випадків на виробництві, аварій та інших дорожньо-транспортних пригод з критичними днями людей - винуватців цих подій. Перевірено також методи статистичної обробки даних, які свідчили нібито про наявність трьох ритмів, і встановлено помилковість цих методів. Таким чином, гіпотеза "трьох біоритмів" не знаходить підтвердження. Проте її поява і розробка мають позитивне значення, так як привернули увагу до актуальної проблеми - дослідженню багатоденних біоритмів, що відображають вплив на живі організми космічних факторів (Сонця, Місяця, інших планет) і грають важливу роль в житті і діяльності людини