Objasnili chod biologických hodin
Dříve se myslelo, že vnitřní hodiny člověku říkají, kdy má jít spát a kdy má vstávat. A to je všechno. Jenomže pak se zjistilo, že když se tyto hodiny naruší třeba prací na směny nebo přelétáním vícero časových pásem, organismus se dostává do stresu. Výrazně častěji se potom u něj projevují některé druhy rakovin, schizofrenie nebo Alzheimerova choroba.
Význam takzvaných cirkadiánních rytmů (o délce periody 24 hodin) včera podtrhla Královská švédská akademie věd, když za vhled do jejich fungování udělila Nobelovu cenu. Trojice vědců Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash aMichael W. Young ve svých laboratořích zkoumala, na jaké molekulární úrovni fungují naše biologické hodiny. Zajímali se o objasnění cirkadiánních lidských genů, které zhruba čtyřiadvacetihodinové rytmy organismu řídí.
„Jejich objevy ukazují, jak rostliny, živočichové a lidé přizpůsobují své biologické rytmy pravidelnému rytmu dne. Byli schopni nahlédnout do našich vnitřních biologických hodin a vysvětlit jejich fungování,“uvedl Karolinský institut ve zdůvodnění, proč právě jim udělil Nobelovu cenu.
Důležité i pro kytky
Ocenění američtí vědci izolovali u octomilek gen, který řídí běžný denní biologický rytmus, a ukázali, jak se na základě tohoto genu vytváří v buňce bílkovina, jež se během noci akumuluje a během dne se pak znovu rozkládá.
„Biologické hodiny jsou velice důležité pro synchronizaci našich vnitřních fyziologických dějů s tím, co se děje v okolním prostředí. Rosbash s Hallem byli první, kdo naklonoval tento gen u octomilky. Tím rozpoutali molekulární a genetickou fázi výzkumu biologických hodin, která začala u hmyzu, ale následně pokračovala i u myší a u člověka. Díky tomu dnes víme, že podstata biologických hodin na molekulární a genetické úrovni je u všech organismů víceméně stejná,“vysvětluje profesor Ivo Šauman, vedoucí oddělení molekulární biologie a genetiky v Entomologickém ústavu Biologického centra Akademie věd ČR.
Třetí z oceněných, Young, podle něj dělal výzkum kromě octomilky i na jiných organismech, například na řasách. „Na nich uká- zal, že molekulární mechanismus biologických hodin vznikl během evoluce velice časně, a že je tedy důležitý pro všechny organismy. Třeba pro kytky, aby věděly, že za pár hodin vyjde slunce, a aby měly připravený celý fotosyntetický aparát, až na ně slunce začne svítit,“dodal.
Ocenění Američané neučinili svůj objev náhodou, jako když Alexander Fleming v roce 1928 objevil penicilin tak, že na staré Petrihomisce našel usazenou plíseň. Byla to celá dlouhá řada let výzkumu v mnoha laboratořích, vysvětluje Šauman, který se se všemi třemi oceněnými Američany osobně zná z doby, kdy pracoval na Harvardově lékařské fakultě.
Díky jejich objevům už existují přípravky jako melatonin, což je doplněk stravy, který dokáže synchronizovat biologické hodiny například u sportovců, když často přelétávají různá časová pásma.
Česká stopa
Šauman se sám dlouhodobě zabývá způsoby, jimiž zejména hmyz synchronizuje své biologické rytmy s oscilacemi okolního prostředí. Nevybral si druh dvoukřídlého hmyzu, jako je octomilka, ale druh motýlů, jmenovitě martináče Antheraea pernyi.
Motýli a dvoukřídlý hmyz se začali lišit zhruba před 240 miliony let. Na základě jeho výzkumu se dnes ukazuje, že rozmarná příroda si zřejmě vymyslela vícero mechanismů vysvětlujících zhruba 24hodinové rytmicity.
Není to jediný český vědec, který se také významně zapsal do dějin chronobiologie, vědy o biologických rytmech organismů. Úplně první, kdo objevil, že musí existovat gen, který u octomilek řídí denní biologický rytmus, byli v sedmdesátých letech Američané Ronald J. Konopka a Seymour Benzer. Profesor Konopka, který dnes už nežije, je tedy další známý chronobiolog českého původu. Konopka s Benzerem ovšem tehdy našli jenom mutaci, ale ještě nevěděli, co je to za gen.
U lidí cirkadiánní rytmus ovlivňuje například spánek, chování, hladinu hormonů, tělesnou teplotu či metabolismus.
Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství letos získala trojice Američanů za výzkum 24hodinových rytmů živých organismů.