განათების მნიშვნელობა ბიოლოგიური რიტმისათვის

სტატიას წარმოგიდგენთ: 

ავტორი: დიმიტრი ლიპარტელიანი

წყვდიადი, რომელშიც მზის სხივიც კი ვერ აღწევს – ამგვარი გარემოა გამეფებული პლანეტის ერთ-ერთი ყველაზე ღრმა და ბნელ ადგილას, კენტუკის შტატში მდებარე მამოტის გამოქვაბულში. სწორედ აქეთკენ ჰქონდათ აღებული გეზი ჩიკაგოს უნივერსიტეტის პროფესორს, ნათანიელ კლეიტანსა და მის მკვლევარ-ასისტენტს, ბრუს რიჩარდსონს. 6 კვირის სამყოფი წყლით, საკვებით და კვლევისთვის აუცილებელი ინვენტარით დატვირთული ორი მეცნიერი 1938 წელს მამოტის გამოქვაბულში შევიდა, რათა უკუნ სიბნელეში ნათელი მოეფინათ გამოცანისთვის, რომელიც მათ თითქმის 200 წლის წინ მოღვაწე ფრანგმა გეოფიზიკოსმა ჟან-ჟაკ დე ორტუს დე მეირანმა დაუტოვათ.

საავადმყოფოს მაღალფეხიანი საწოლები კლეიტანმა და რიჩარდსონმა წყლით სავსე რკინის ყუთებში მოათავსეს, რათა გამოქვაბულის მარადიულ უკუნში მობინადრე არსებებს მათთან ერთად ძილის საშუალება წართმეოდათ. მათი კვლევითი ინვენტარის მთავარი ინსტრუმენტი თერმომეტრი გახლდათ – მეცნიერებს თავიანთი სხეულის ტემპერატურა რეგულარულად უნდა ეკონტროლებინათ, რაც შემდგომში მათი კვლევის ობიექტურ საზომად გამოდგებოდა. ჯერ კიდევ მაშინ ექიმებისთვის ცნობილი იყო, რომ დღე-ღამის განმავლობაში ჯანმრთელი სხეულის ტემპერატურა იცვლებოდა – დღისით იგი უფრო მაღალი იყო, ვიდრე ღამით, თუმცა ამის მიზეზი მათთვის უცნობი გახლდათ.

საკუთარი ექსპერიმენტისას გაცილებით ნაკლებად რადიკალური გახლდათ ჟან-ჟაკ დე ორტუს დე მეირანი. 1729 წელს იგი ჰელიოტროპულ მცენარეებს იკვლევდა – ეს უკანასკნელნი მზის ტრაექტორიას აყოლებენ საკუთარ სხეულს. პირველი, რაც თავში გაგიელვებთ. მზესუმზირაა და არც შეცდებით – მზესუმზირა ჭეშმარიტად ჰელიოტროპული მცენარეა.

ფრანგი მკვლევარი განსაკუთრებით დაინტერესებული ერთი ძალზე გამორჩეული მცენარით გახლდათ – Mimosa pudica, ანუ მორცხვი მიმოზა. მცენარე დღის განმავლობაში მზის ტრაექტორიას გასდევდა, მაგრამ დაღამებისთანავე მისი ფოთლები იკეცებოდა. შედარებისთვის შეგიძლიათ ყაყაჩო წარმოიდგინოთ, რომლის ყვავილიც მსგავსი რიტმულობით იშლება და იხურება. მცენარის სასიცოცხლო ციკლი მისი ფოთლების რიტუალური გაშლა-დაკეცვით მიმდინარეობდა, რამაც დე მეირანს ლოგიკური კითხვა გაუჩინა: როგორ არჩევს მცენარე ერთმანეთისგან დღეს და ღამეს?

 მანამდე მეცნიერებს მიაჩნდათ, რომ ჰელიოტროპულ მცენარეთა ამგვარ უცნაურ ქცევაში დამნაშავე მზე გახლდათ. სწორედ მისი სხივები აიძულებდა ამ უცნაურ მცენარეებს მსგავსი ძილ-ღვიძილის რიტმში ცხოვრებას, თუმცა ფრანგი მეცნიერი რამდენადმე განსხვავებული შეხედულების გახლდათ.

საკუთარი ექსპერიმენტისას  მან მორცხვი მიმოზა სრულიად ბნელ ყუთში 24 საათით მოათავსა. თუ ყველაფერი მართლაც მზის სხივებზე იქნებოდა დამოკიდებული, მაშინ მცენარის ფოთლები საერთოდ არ უნდა გაშლილიყო. ჭკვიანურად დაგეგმილმა კვლევამ გამოავლინა, რომ დღის განმავლობაში მორცხვი მიმოზა თავის ფოთლებს მაინც შლიდა, იმის მიუხედავად, რომ მას მზის სხივი ბნელ ყუთში ვერ სწვდებოდა. მცენარემ თითქოს შინაგანად იცოდა, როდის იყო დღე და როდის ღამე. დე მეირანის ექსპერიმენტმა ნათლად აჩვენა, რომ ამ კონკრეტულ მცენარეს დროის მზისგან დამოუკიდებელი აღქმა გააჩნდა და იგი თავისივე შინაგან რიტმს მისდევდა.

სწორედ ამ მოსაზრების დამტკიცებას ცდილობდნენ კენტუკის ბნელ მღვიმეში შესული ამერიკელი მეცნიერები მედიცინის ისტორიაში ერთ-ერთი ყველაზე რადიკალური ექსპერიმენტის საშუალებით, რომელიც 32 დღე გაგრძელდა. კლეიტონისა და რიჩარდსონის თავზეხელაღებულმა კვლევამ აჩვენა, რომ ადამიანებსაც მზისგან დამოუკიდებელი ძილ-ღვიძილის შინაგანი რიტმი აქვთ და იგი რაოდენ გასაკვირიც  უნდა იყოს, ზუსტად 24-საათიანი არ არის. სწორედ ეს გახლავთ ადამიანის ბიოლოგიური საათის მიერ ნაკარნახევი მიახლოებითი, ანუ ცირკადული რიტმი, რომლის საშუალო ხანგრძლივობაც 24 საათსა და 15 წუთს შეადგენს.

ჩვენი ცირკადული რიტმი მზის სხივებზე არ არის დამოკიდებული, თუმცა იგი ერთგვარად საათის გამსწორებელს ჰგავს, რომელიც ცდილობს ჩვენი მუდმივად არეული შინაგანი რიტმი „სწორად მომართოს“. ამ რთულ საქმეში მხოლოდ გარე განათება არ მონაწილეობს – კვება, ვარჯიში, სხეულის ტემპერატურის დღე-ღამური ცვლილება და რეგულარული სოციალური აქტივობა ჩვენი ცირკადული რიტმის სინქრონიზატორი, ანუ ცაიტგებერია (გერმ. Zeitgeber – დროის მიმცემი, ანუ სინქრონიზატორი).

ჩვენი ბიოლოგიური საათი ღრმად, ტვინის ცენტრშია მოთავსებული და მას სუპრაქიაზმურ ბირთვს უწოდებენ. რთული ანატომიური სახელი სინამდვილეში ტოპოგრაფიული აღმნიშვნელია – თვალებიდან ტვინისკენ მიმართული ოპტიკური ნერვები ტვინის შუა ნაწილში გადაჯვარედინდება (ქიაზმა) და სწორედ მის თავზე (სუპრა) მდებარეობს ჩვენი მუდმივად მოწიკწიკე ბიოლოგიური საათი. ასეთი უნიკალური ანატომიური მდებარეობის დამსახურებით ჩვენს ბიოლოგიურ საათს ოპტიკურ ნერვებში გამავალი სინათლის რაოდენობის შესახებ ინფორმაცია უწყვეტ რეჟიმში მიეწოდება.

ადამიანის ორგანიზმისთვის ამგვარად მნიშვნელოვანი სტრუქტურა რეალურად ზომაში ძალზე პატარაა და იგი სულ რაღაც 20 000 ნეირონის სახით არის წარმოდგენილი, მაშინ როდესაც ადამიანის ტვინში საშუალოდ 100 მილიარდი ნეირონია. უჯრედთა ეს მცირე გროვა მთელ ორგანიზმში მიმდინარე ურთულესი პროცესების დირიჟორი გახლავთ და სწორედ ის წყვეტს ჩვენთვის ძალზე მნიშვნელოვან საკითხს: როდის უნდა დავიძინოთ და როდის უნდა გავიღვიძოთ.

სუპრაქიაზმური ბირთვი ტვინსა და სხეულს დღისა თუ ღამის შესახებ ინფორმაციას ჰორმონ მელატონინის დახმარებით აწვდის. ამ უკანასკნელს „წყვდიადის ჰორმონსაც“ ეძახიან, რადგანაც იგი ორგანიზმში ღამით გამოიყოფა. შებინდებიდან მოყოლებული, თავის ტვინში ლოკალიზებული გირჩისებრი ჯირკვლიდან, ანუ ეპიფიზიდან მელატონინის გამოყოფა იწყება. ამ უკანასკნელს ერთადერთი დანიშნულება აქვს – იგი ორგანიზმს მიუთითებს: ბნელა! ბნელა!

ხშირად შეცდომით მიაჩნიათ, რომ მელატონინი უშუალოდ ძილის გამომწვევია, რაც სიმართლეს არ შეესაბამება. იგი სინამდვილეში ორგანიზმს მხოლოდ ძილისკენ მიუთითებს, მაგრამ მის წამოწყებაში რაიმე როლი არ მიუძღვის. ამ პროცესის უკეთ გასაგებად მარტივი ანალოგია დაგეხმარებათ: თუ ძილს ავტორბოლას შევადარებთ, მელატონინი რბოლის დაწყების მანიშნებელი შუქნიშანია. რა თქმა უნდა, უშუალოდ შუქნიშანი რბოლაში არ მონაწილეობს.

ორგანიზმში მელატონინი ყველაზე დიდი რაოდენობით დაახლოებით ღამის 4 საათისთვის არის, რის შემდგომაც იგი იკლებს და უკვე გამთენიისას, როდესაც მზე ამოსვლას იწყებს, ეპიფიზი მელატონინის გამოყოფას წყვეტს, რაც ორგანიზმისთვის იმის მანიშნებელია, რომ ძილისთვის რბოლა ფინიშს უახლოვდება – ორგანიზმში გაღვიძების პროცესი იწყება.

ადამიანის ბიოლოგიური საათის მოწყობა მარტივ ევოლუციურ მინიშნებას გვაძლევს – ჩვენ დღის არსებები ვართ და ეს საუკუნეების მანძილზე უცვლელად ასე იყო. ჩვენი წინაპრები საღამოებს ცეცხლის, ანუ ხელოვნური განათების ირგვლივ ატარებდენენ. მწუხრის ამ პერიოდს ისინი სოციალური კავშირების განსამტკიცებლად იყენებდნენ – ერთმანეთს ზღაპრებს უყვებოდნენ, მღეროდნენ ან ცეცხლის ალზე ცეკვავდნენ. ამგვარი ლიმიტირებული შესაძლებლობების გამო ჩვენი წინაპრები ჩვენთან შედარებით ადრიანად იძინებდნენ და გამთენიისას იღვიძებდნენ.

პერლ-სტრიტის 255-257 ნომერი ნიუ-იორკში, ქვემო მანჰეტენზე მდებარეობს, ბრუკლინის ხიდიდან არც ისე მოშორებით. შესაძლოა ეს მისამართი ახლა არაფერს გეუბნებათ, მაგრამ დროის რაღაც მონაკვეთში იგი კაცობრიობის ისტორიაში ყველაზე მნიშვნელოვანი ადგილი გახლდათ. ამ მისამართიდან ადამიანთა მოდგმა თავისი განვითარების სრულიად ახალ საფეხურზე გადავიდა და აქედან იწყება ლეგენდა ქალაქზე, რომელსაც არასდროს სძინავს – 1882 წლის 4 სექტემბერს თომას ალვა ედისონის კომპანიამ პერლ-სტრიტის 255-257-ში პირველი ელექტროსადგური გახსნა და ქალაქის მცხოვრებთა ელექტრიფიკაცია დაიწყო.