Kronobiológia

A kronobiológia (az ógörögül χρόνος  - "idő") a biológia egyik ága, amely a különböző szintű szerveződésű biológiai rendszerek ciklikus folyamatait tanulmányozza. Az orosz nyelvű publikációk a biorhythmology kifejezést is használják [1] .

A kronobiológiai kutatás magában foglalja (de nem kizárólagosan) az összehasonlító anatómia, fiziológia, genetika, molekuláris biológia és viselkedésbiológia területén végzett munkát [2] . Egyéb szempontok közé tartozik a fajok fejlődésének, szaporodásának, ökológiájának és evolúciójának tanulmányozása.

A kutatás tárgya

A kronobiológia születése óta e tudomány érdeklődési körébe tartozik azoknak a ritmusoknak a tanulmányozása, amelyek az élőlényekben keletkeztek, hogy élettevékenységüket a környező geofizikai környezet időszakos változásaihoz igazítsák. Ezeket a biológiai ritmusokat általában cirka ritmusoknak nevezik (a latin  circa "körülbelül, hozzávetőlegesen" szóból), ezek közül a legfontosabbak a [3] :238 [4] :

A kutatások legnagyobb részét a cirkadián ritmusok tanulmányozásának szentelik [3] :238 .

A kronobiológia az orvosbiológiai tudomány azon kevés területeinek egyike, amely az egzakt tudományok státuszát követelheti . A biológiai ritmusok kutatásának egyik sajátossága, amelyet a vizsgált jelenségek egyetemessége és sokfélesége generál, hogy a kísérletekhez a legkülönfélébb, esetenként eltérő "modellorganizmusokat" lehet kiválasztani [3] :236-237 . A kronobiológia történetében azok a kutatók tettek felfedezéseket, akik kutatásaik során az emberi bioritmusok tanulmányozását viszonylag egyszerű, rövid életű élőlényeken végzett kísérletekkel kombinálták [3] :241 .

Történelem

1729-ben Jean-Jacques de Meran francia csillagász leírta a mimózalevelek időszakos mozgását , egy edényt, amellyel néhány napra sötét szekrénybe helyezték. De Meran téves következtetést vont le (mint később kiderült), hogy a mimóza „érzi” a napot anélkül, hogy látná [3] :233 .

1832-ben Decandol svájci botanikus tesztelte de Meurand kísérleteit, de a külső hatások, például a fény, a hőmérséklet és a páratartalom gondos ellenőrzése mellett. A kísérletek kimutatták, hogy a mimóza levelek mozgási ciklusa állandó megvilágítás mellett 2 órával rövidebb volt, mint a napi. Ezeket az eredményeket 1875-ben Wilhelm Pfeffer német botanikus is megerősítette , aki számos kísérlete alapján felvetette, hogy léteznek saját élőlényeik, amelyek nem függenek a napórától a napszak és a naphossz megszámlálásához. [3] :233-234 .

1919-ben a bengáli polihisztor, Jagadish Chandra Bose kutatásának publikált eredményeiben megjegyezte, hogy a növényi levelek állandó fényben vagy teljes sötétségben való mozgási ideje nem egyenlő 24 órával, és ehhez az értékhez igazodik a természetes váltakozással. fény és sötétség [3] :234 .

1922-ben Kurt Richter amerikai pszichobiológus cirkadián változást írt le a laboratóriumi rágcsálók viselkedésében, megjegyezve, hogy állandó környezeti feltételek mellett a patkányok aktivitása megtartja a ritmust, de a ritmus időtartama 24 óránál rövidebbé válik. Később (1965) megállapította, hogy ez a ritmus felborul, ha a hipotalamusz tönkremegy [3] :235 .

1935-ben Erwin Bünning német biológus keresztezett két babvonalat, amelyek 23 órás és 26 órás periódusokat mutattak állandó sötétségben, és közbenső periódusértékkel hibrid utódokat hozott létre. 1958-ban Bünning kiadta a Die physiologische Uhr című könyvet, amelyben leírja az általa és mások által elért kísérleti eredményeket. A könyvet lefordították más nyelvekre, köztük oroszra is "Rhythms of Physiological Processes (Physiological Clock)" (1961) [3] :234-235 címmel .

A kronobiológia, mint tudomány kialakulásának kezdete a biológiai órával foglalkozó szimpóziumhoz kötődik, amelyet a kronobiológia egyik "atyja" - Colin Pittendrich  - kezdeményezésére a Cold Spring Harbor-i Laboratórium tartott. 1960-ban. A szimpóziumon számos biológiai ritmussal foglalkozó szakember tartott előadást. A mintegy 150 résztvevőből 31-en képviselték külföldet [5] . A szimpózium legfontosabb eredménye az volt, hogy 1961-ben megjelent a „Biológiai óra” című könyv, amely tartalmazza az összes elolvasott jelentést és a velük kapcsolatos vitákat. Három évvel később a könyv oroszul S. E. Shnol szerkesztésében jelent meg [3] :236 .

Az új tudomány kialakulásának időszakának eredménye a „Biológiai ritmusok” című kötet többkötetes neurobiológiai kézikönyvben való közzététele (az orosz fordítást A. M. Alpatov készítette 1984-ben), amelyet a kronobiológia másik „atyja” szerkesztett. Jürgen Aschoff . 1964-ben az Aschoff által Bajorországban szervezett nyári iskolában az egyik első kísérlet történt a terminusok egységesítésére a bioritmológiai folyamatok és jelenségek leírásában [3] :236-237 .

1977-ben az új tudomány másik "atyjának" kezdeményezésére, aki a "chronobiology" nevet javasolta, Franz Halberg  - megjelent a kronobiológiai kifejezések szótára. Halberg volt az, aki 1959-ben megalkotta a "cirkadián" szót, hogy hangsúlyozza saját ritmusperiódusának sajátosságát egy élő szervezetben, amely nem pontosan egyenlő a 24 órával. A. A. Putilov szerint túl tág – sokak szerint – a „kronobiológia” kifejezést például a „bioritmológia” helyett átvették a szakemberek, hogy ne azonosítsák őket az akkoriban népszerű, de tudományellenes elmélet képviselőivel. " három bioritmus " [3] :237-238 .

Halberg biológiai ritmusokkal kísérletezett az orvostudomány és az emberi fiziológia területén, míg Pittendrich előszeretettel tesztelte elméleteinek és matematikai számításainak helyességét olyan állatokon, mint a gyümölcslégy ( Drosophila ) , amely a genetika területén a leggyakoribb kutatási tárgy. 5] .

Az 1960-as években Michel Sifre kísérletsorozatot végzett sok hónapos magánzárkával egy barlangban az aktuális időre vonatkozó információ nélkül ("out of time"). Kísérletek kimutatták a körülbelül 24 órás napi ciklus megőrzését, majd a 48 órásra való átállást. Első kísérletében (1962) Sifre egy földalatti gleccser tanulmányozását kombinálta azzal a tanulmányozással, hogy hogyan változna az idő elképzelése ilyen kedvezőtlen körülmények között, természeti és társadalmi tereptárgyak hiányában [6] . N. A. Gvozdetsky szerint a gleccser feltárása több lépésben lehetséges volt, anélkül, hogy ilyen hosszú bezártságnak tették volna ki magunkat, és az egyidejűleg végzett fiziológiai kísérlet hasonló eredményeit izoláltan, kényelmesebb körülmények között lehetett elérni [7] . Ezt követően a Cifr támogatást és pénzügyi segítséget kapott a kormánytól, ahol a katonai és a polgári osztályok érdekei közeledtek, és más résztvevőket vonzott a kísérletek elvégzésére. 1966-ban egy újabb kísérlet előkészítése közben sikerült kapcsolatot teremtenie Halberggel [6] .

Az emberi bioritmusokkal kapcsolatos kezdeti ismeretek fő alapját az Aschoff által Rütger Weferrel együttműködve egy speciálisan erre a célra kialakított bunkerben végzett több száz, egy személynek a külső időszakos hatásoktól való hosszú távú elszigetelésére irányuló többnapos kísérletek eredményei képezték. célja. A kísérletek során azonban nem vették figyelembe, hogy a kísérleti állatoktól és növényektől eltérően a résztvevők szükség esetén halvány világítást kapcsolhattak be. Ezt követően rájöttek, hogy az ilyen „lazítás” megsértette a bunkerkísérletek „tisztaságát”, és ennek eredményeként téves következtetéshez vezetett az emberek és a laboratóriumi állatok cirkadián ritmusának tulajdonságai közötti jelentős különbségekről. A szignifikáns különbségek elképzelését később nemcsak az emberkísérletek során a világítási rezsim alaposabb ellenőrzése cáfolta meg, hanem az igen egyszerű, de szokatlanul nagy tömegű internetes felmérések is [3] :241 .

Eszközök

A különböző fényviszonyoknak az emberi biológiai órára gyakorolt ​​hatását vizsgáló kísérletekben mostanra elfogadták az úgynevezett „kényszerített deszinkronizáció protokollját”. Ennek a módszernek a fejlesztése 1939-ben kezdődött az alvástudomány egyik "atyjának"  , Nathaniel Kleitmannak a kezdeményezésére . A módszert amerikai kronobiológusok munkáiban fejlesztették tovább. Modern formájában a kényszer-deszinkronizációs protokollt Kleitman tanítványa, Charles A. Czeisler [3] :242 által az 1980-as években végzett kutatások következtében széles körben alkalmazták .

Úgy gondolják, hogy a kronobiológiában széles körben használt eszközt, a fázisválasz görbét PRC) Patricia de Courcy alkalmazta először a gyakorlatban 1960- végzett kutatómunkájában. Azóta standard eszközzé vált a biológiai ritmusok vizsgálatában [8] .

2007-re Aschoff tanítványa, Till Rönneberg , Martha Merow és alkalmazottak egy csoportja a létrehozott internetes oldal segítségével gyorsan interjút tudott készíteni több tízezer német lakossal a lefekvés és a lefekvés időpontjáról. munkától és tanulástól való szabadnapjaikon. Kiderült, hogy még mindig nem a közösségi szinkronizálók, például egy adott időzóna időpontja , hanem a természetes napkelte és napnyugta pillanatai a fő jelek, amelyek meghatározzák az alvási és ébrenléti állapotok változásának idejét. Például ezúttal fokozatosan és meglehetősen kiszámíthatóan változik az irány az időzóna keleti határától a nyugati határig, különösen a kistelepüléseken élők számára [3] :241-242 .

Egyéb területek

A kronobiológusok gyakran egyidejűleg vizsgálják a tartalmilag alapvetően eltérő biológiai folyamatokat és jelenségeket olyan élőlényfajokban, amelyek a biológiai szerveződés szintjét tekintve alapvetően eltérőek. Ezért a biológia és az orvostudomány számos területe bizonyos mértékig kapcsolódik a kronobiológiai kutatásokhoz, és bizonyos mértékig függ e vizsgálatok előrehaladásától [3] :236 .

A kronobiológia egy interdiszciplináris kutatási terület. Kölcsönhatásba lép más kutatási területekkel, mint például a kronomedicina, az alvásgyógyászat , az endokrinológia , a geriátria , a sportgyógyászat , az űrgyógyászat és a fotoperiodizmus [9] [10] [11] .

Kronomedicina

Ez egy független orvosi és biológiai irányzat, amely kronobiológián alapul, és adatait a betegségek megelőzésének, diagnosztizálásának és kezelésének javítására használja fel [12] . A kronomedicina fő feladata a deszinkronózis , mint az idegrendszeri , szív- és érrendszeri , reproduktív és endokrin rendszer betegségeinek kialakulásának egyik patogenetikai tényezőjének azonosítása és korrigálása [13] . A kronomedicina részei közé tartozik a kronopatológia, a kronofarmakológia, a kronoterápia, a kronodiagnosztika és a kronoprofilaxis [12] :

Jegyzetek

  1. ↑ BIORITMOLÓGIA • Great Russian Encyclopedia – elektronikus változat . bigenc.ru . Letöltve: 2021. március 3.
  2. ↑ Patricia J. DeCoursey, Jay C. Dunlap, Jennifer J. Loros (2003). Kronobiológia. 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. Kronobiológia és alvás (9. fejezet) // Nemzeti útmutató A. M. Vein és Ya. I. Levin emlékére. - M .: Medcongress LLC, 2019. - S. 235-265.
  4. ↑ TSB 3. kiadás. kötet 3 . www.bse.uaio.ru. _ Letöltve: 2021. március 12.
  5. ↑ 1 2 Putilov A. A. A kronobiológia története  // Kommersant. (2021. január 27.).
  6. ↑ 1 2 Gunswind I. N. Michel Sifr időkutató . pdf.knigi-x.ru . Letöltve: 2021. március 6.
  7. ↑ Gvozdetsky N. A. Előszó // Sifr M. A Föld mélyén . — M.: Haladás, 1982.
  8. ↑ Zivkovics, Bora; más néven "Coturnix" (2007). "Óra oktatóanyag #3c – Darwin időben". Egy blog éjjel-nappal. Science Blogs LLC)
  9. ↑ Postolache, Teodor T. Sportkronobiológia, An Issue of Clinics in Sports  Medicine . - Saunders, 2005. - ISBN 978-1416027690 .
  10. ↑ Ernest Lawrence Rossi, David Lloyd. Ultradian Rhythms in Life Processes: Inquiry to Fundamental Principles of Chronobiology and Psychobiology  (angol) . — Springer-Verlag Berlin és Heidelberg GmbH & Co. K, 1992. - ISBN 978-3540197461 .
  11. ↑ Hayes, DK Kronobiológia : szerepe a klinikai gyógyászatban, az általános biológiában és a mezőgazdaságban  . - John Wiley & Sons , 1990. - ISBN 978-0471568025 .
  12. ↑ 1 2 Kostenko E. V., Manevich T. M., Razumov N. A. A deszinkronózis, mint az egyik legfontosabb tényező az agyi érbetegségek előfordulásában és kialakulásában . — 2013.
  13. ↑ Zaripov A. A., Yanovich K. V., Potapov R. V., Kornilova A. A. Modern elképzelések a deszinkronózisról // A tudomány és az oktatás modern problémái. - 2015. - 3. sz.
  14. ↑ Patlina T.V. Kronomedicina , a deszinkronózis típusai / Az Orosz Föderáció Egészségügyi Minisztériumának Tyumen Állami Orvostudományi Egyeteme. — 2018.

Irodalom

Linkek

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban