Скромненький цветочек арабидопсис (Arabidopsis thaliana), больше известный как резуховидка Таля, в очередной раз помог ученым разобраться с человеческими проблемами. Работа о циркадном цикле арабидопсиса опубликована в четверг в журнале Nature.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "3398239",
"incutNum": 1,
"repl": "<1>:{{incut1()}}",
"uid": "_uid_3695133_i_1"
}
Хотя арабидопсис не умеет ни ходить, ни говорить, ни работать на стройке или в торговле, а у нас нет стеблей и по весне мы не выпускам цветы, у нас все же есть много общего с арабидопсисом, в частности и у него, и у нас имеется тот самый циркадный 24-часовой цикл.
Как, собственно, и у большинства земных организмов.
(от лат. circa - около и dies - день), околосуточные, или циркадианные, ритмы - циклические колебания интенсивности различных биологических процессов с периодом примерно от 20 до 28 часов.
Часто к циркадным ритмам, относят и суточные ритмы, наблюдающиеся у организмов в естественных условиях. В изолированном же помещении, где поддерживаются постоянные освещение или темнота, температура и т.д., у растений, животных и человека период ритма, как правило, отклоняется от суточного. Если условия не изменяются, период циркадных ритмов стабилен. Чаще всего у животных, активных преимущественно в конце дня, вечером и ночью, период циркадных ритмов наиболее короток в темноте и тем продолжительнее, чем выше уровень постоянной освещённости. У животных, более активных в начале и середине дня, наблюдается обратное соотношение.
Наиболее признана теория, согласно: которой циркадные ритмы (независимо от периода)рассматривают как собственную спонтанную (эндогенную) и генетически закрепленную цикличность биологических процессов в организме; этот ритм превращается в суточный под влиянием цикличности внешних условий. Согласно другой теории, циркадные ритмы возникают как артефакт из наследуемых суточных под влиянием принудительных постоянных условий, неестественных для организма. Например, если постоянные условия благоприятны для жизнедеятельности, животное становится активным раньше обычного времени; если же условия неблагоприятны, время активности ежедневно запаздывает; соответственно период исходного 24-часового ритма ежесуточно укорачивается или удлиняется.
Циркадные ритмы могут влиять как на поведение целого организма (например, откладка яиц насекомыми, изменение положения листьев у растений), так и на отдельные физиологические процессы. В постоянных условиях периоды циркадные ритмы этих функций часто различны (например, при постоянной освещённости у человека изменяются периоды ритма температуры тела, сна и бодрствования). Такое их рассогласование во времени приводит к патологическому состоянию организма, что имеет большое значение для медицины, в частности в связи с космическими полётами человека и животных.
По-видимому, аналогичным образом годичные эндогенные ритмы в постоянных условиях теряют стабильность своего периода и превращаются в окологодичные (цирканные) ритмы.
Теперь стало известно, каким именно образом работают внутренние часы этого знаменитого сорняка.
Группа исследователей из Калифорнийского университета под руководством декана факультета биологии Стива Кея обнаружила три белка, которые они назвали «вечерним комплексом». Эти белки регулируют суточный ритм роста стебля. Ранним вечером они начинают активно взаимодействовать между собой и заставляют «замолчать» два гена, которые обычно ускоряют рост у растений. За несколько часов до рассвета активность вечернего комплекса резко падает, тормоза ослабевают, гены роста «просыпаются», активизируя деление клеток стебля, и растение входит в ночную фазу быстрого роста.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "2703143",
"incutNum": 2,
"repl": "<2>:{{incut2()}}",
"uid": "_uid_3695133_i_2"
}
Почему это происходит именно в темноте, пока неизвестно, однако Кей предполагает, что это связано с более эффективным расходованием ресурсов.
«В течение дня, — говорит он, — растение запасает азот и углерод, связывая их в виде крахмала и белков, а поздней ночью оно пускает накопленное в ход, обеспечивая строительные блоки растущему стеблю».
Для проверки своего открытия исследователи подвергли мутациям три гена, кодирующие белки «вечернего комплекса», и внутренние часы растения сразу разладились. Стебли таких растений росли в течение суток намного дольше и становились намного длиннее обычных 20–25 см, а время цветения наступало намного раньше.
skin: article/incut(default)
data:
{
"_essence": "test",
"id": "2651893",
"incutNum": 3,
"repl": "<3>:{{incut3()}}",
"uid": "_uid_3695133_i_3"
}
Эти циклы порой являются фактором, серьезно влияющим на протекание у человека тех или иных заболеваний.
Так, криптохром, один из главных генов человека, определяющих его циркадные циклы, сейчас связывают с диабетом и депрессиями. Оба этих открытия, кстати, уходят корнями в генетические исследования растений. Стив Кей надеется, что открытие команды значительно ускорит исследование внутренних часов человека и их влияния на болезни. Вдобавок ученые надеются, что оно сможет пролить свет на то, как гены «внутренних часов» регулируют деление клеток в человеческом эмбрионе.
