قامت مجموعة من الباحثين بقيادة الدكتور جاد أشر من معهد وايزمان بفك سر الساعة البيولوجية
إن لكل زمان وزمان لكل شيء تحت السماء قال الملك سليمان أحكم البشر وقت: للولادة وقت وللموت وقت، للحرب وقت وللسلام وقت. يحدد العلم الحديث ويقول إن هناك أيضًا وقتًا للاستيقاظ - في الساعة السادسة صباحًا، عندما يبدأ التمثيل الغذائي في العمل؛ وقت الحب - في الثامنة صباحًا، عندما تقترب الهرمونات الجنسية من ذروتها؛ متى تزور طبيب الأسنان - الساعة الثانية بعد الظهر، عندما تقل الحساسية للألم؛ والوقت المناسب لتجنب القيادة هو الساعة الثانية صباحًا، عندما يستعد الجسم للنوم العميق.
ويتم تحديد هذا الجدول الدقيق من خلال ساعات بيولوجية داخلية، تعمل في دورة مدتها حوالي 24 ساعة، وتسمى "الساعات البيولوجية"، وهو مصطلح مشتق من العبارة اللاتينية circa diem، والتي تعني "حوالي يوم". تقوم هذه الساعات بمراقبة التقلبات اليومية في معدل ضربات القلب وضغط الدم ووظائف الكلى ودرجة حرارة الجسم والنوم والأحاسيس الحسية وإفرازات الهرمونات. تعمل الساعة البيولوجية الرئيسية الموجودة في الدماغ على مزامنة العديد من الساعات المنتشرة في محيط الدماغ، ليس فقط في كل عضو من أعضاء الجسم، ولكن في كل خلية من خلاياه. يقول الدكتور جاد آشر، الذي انضم مؤخرًا إلى قسم الكيمياء البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم: «إن جسمنا عبارة عن مجموعة ضخمة من الساعات المجهرية، وكلها تعمل بطريقة محددة زمنيًا». "علاوة على ذلك، فإن الشيء المدهش هو أن كل هذه الساعات تعمل بشكل جيد - حتى عندما يتم زراعة نفس الخلايا في المزرعة."
تتمثل الأهداف الرئيسية للدكتور آشر في اكتشاف سبب حاجتنا إلى الساعات البيولوجية وكيفية عملها. لم يتمكن العلم بعد من الإجابة على هذه الأسئلة، لكن من الواضح أن الساعات ضرورية. أولاً، تشير الدراسات إلى أن الأشخاص الذين يعملون في نوبات عمل معرضون بشكل متزايد لخطر الإصابة بالسرطان والسكري والسمنة، ويعانون من زيادة الشيخوخة، ربما بسبب تعطل ساعاتهم البيولوجية بسبب ساعات العمل التي لا تتوافق مع النهار والليل العاديين. دورة. علامة أخرى على أهمية الساعات: لقد تم الحفاظ عليها على مدى ملايين السنين من التطور، من النباتات والبكتيريا إلى البشر، مما يشير عادة إلى أن الطبيعة "تعتبر" الآلية ضرورية. بالإضافة إلى ذلك، فإن 15% من جميع جيناتنا تتبع إيقاع الساعة البيولوجية. "وهذا رقم مرتفع للغاية. وهذا يعني أن العديد من العمليات في أجسامنا تحدث بطريقة مختلفة تمامًا في أوقات مختلفة من اليوم".
مثال واضح على هذا النوع من العمليات تم اكتشافه بالصدفة - كما يحدث غالبا في العلوم - في مختبر البروفيسور أولي شبلر في جامعة جنيف. قبل عدة سنوات من مجيئ الدكتور آشر إلى هذا المختبر لإجراء أبحاث ما بعد الدكتوراه، اكتشف فريق البحث التابع للبروفيسور شبلر أنه من الممكن إنتاج كميات كبيرة بشكل خاص من البروتين المسمى DBP من خلايا الكبد. ولكن بعد أن نشر العلماء النتائج في مجلة علمية مرموقة، تم اكتشاف أمر خطير: لقد كرروا نفس التجارب، لكنهم فشلوا في إنتاج البروتين. أصيب أعضاء المجموعة بالذعر، لكن اللغز تم حله بسرعة: اتضح أن التجارب الأصلية تم إجراؤها بواسطة طالب اعتاد أن يصل إلى المختبر في الساعة السادسة صباحًا، لأنه معتاد على الاستيقاظ عند عائلته. منزل - عائلة من المزارعين السويسريين. في المقابل، أجريت الجولة الثانية من التجارب من قبل طالب أميركي اعتاد السهر حتى ساعات الصباح، والنوم نهارا، ولا يصل إلى المختبر إلا في الساعة الثانية بعد الظهر. كان البروتين الموجود في التجارب من بين البروتينات التي تتحكم فيها الساعة البيولوجية: في الصباح تفرزه الخلايا بكميات أكبر 100 مرة مما تفرزه في فترة ما بعد الظهر. أدى هذا الاكتشاف الرائع إلى سلسلة طويلة من الدراسات حول الساعات البيولوجية في مختبر البروفيسور شيبلر في جنيف. يقول الدكتور آشر: "تعد جنيف مركزًا عالميًا ليس فقط عندما يتعلق الأمر بالساعات السويسرية، ولكن أيضًا في مجال الساعات البيولوجية".
أحد الأسئلة الرئيسية التي يخطط الدكتور آشر للتحقيق فيها يتعلق بالتحكم في الساعات البيولوجية. ومن المعروف أن الساعة المركزية في الدماغ تضبط يومياً من خلال الدورة اليومية للظلام والنور. لكن في الأعضاء الأخرى تكون الساعات حساسة لأوقات تناول الطعام، لذا يبدو أنها تتلقى إشارات مستهدفة حسب الحالة الأيضية للخلايا. أثناء عمله في مختبر البروفيسور شيبلر في سويسرا، اكتشف الدكتور آشر أن البروتين المسمى SIRT1، والذي يلعب دورًا رئيسيًا في استقلاب الخلية، يتحكم أيضًا في نشاط الساعات البيولوجية. ووفقا للمجلة العلمية Cell، يشير الاكتشاف إلى أن جين SIRT1 هو "الحلقة المفقودة" التي تربط عملية التمثيل الغذائي والساعات البيولوجية. في مختبره الجديد في معهد وايزمان، يخطط الدكتور آشر لتوسيع البحث حول العلاقات المتبادلة بين العوامل الأيضية وآليات الساعة البيولوجية.
طموح الدكتور آشر هو معرفة كيفية عمل الساعات البيولوجية على مستوى الخلايا والجزيئات، وكيف تقوم الساعة المركزية في الدماغ بمزامنة الساعات في أعضاء الجسم الأخرى. يهدف بحثه إلى الإجابة على الأسئلة الأساسية في علم الأحياء، والتي تتعلق بالعديد من حالات الجسم السليم والمريض، بدءًا من اضطراب الرحلات الجوية الطويلة واضطرابات النوم، وانتهاءً بالسرطان والسكري والسمنة والشيخوخة.
ولد جاد آشر في رمات غان، وبدأ دراسة الرياضيات ضمن برنامج خاص لتعزيز التميز في جامعة تل أبيب، لكنه تحول بعد ذلك إلى الدراسات الطبية. حصل على شهادة الطب مع مرتبة الشرف في عام 1998. خلال دراسته الطبية كان مفتونًا بالأبحاث البيولوجية، وقضى ثلاثة فصول صيفية في التدريب البحثي في معهد وايزمان. خلال فترة تدريبه في الطب الباطني في مركز سوراسكي الطبي في تل أبيب، التحق بدراسة الدكتوراه البحثية في قسم الوراثة الجزيئية في معهد وايزمان للعلوم، وهو ما قام به تحت إشراف البروفيسور يوسف شاؤول. وبعد حصوله على الدكتوراه عام 2006، قرر تكريس كل وقته للبحث. أجرى أبحاث ما بعد الدكتوراه لمدة أربع سنوات في جامعة جنيف في سويسرا، وفي مايو 2011 انضم إلى معهد وايزمان للعلوم كباحث أول. وبعيدًا عن سعيه للعلوم، فهو يستمتع بالعزف على المقطوعات الكلاسيكية على البيانو، والمشاركة في سباقات الدراجات وتسلق الجبال.
تعليقات 14
هل يمكنك من فضلك طلب تقسيم منظم حسب الوقت من اليوم، ما هو الهرمون النشط؟
اكتشف الطاويون الصينيون الدورة اليومية والسنوية للنشاط البدني والعقلي منذ سنوات عديدة [3000].
جاد
إن مسألة العلاقة بين الحياة والزمن هو سؤال تمت دراسته كثيرًا. ومن أجل الإجابة عما إذا كانت الساعة "داخلية"، وضعوا الحيوانات (بما في ذلك تلك التي تعيش تحت الأرض مثل الفئران) والبكتيريا والنباتات وما إلى ذلك في نظام إضاءة ثابت لفترات طويلة من الزمن، ورأوا أنهم استمروا في إظهار 24 ساعة. دورات ساعة في سلوكهم.
أما بالنسبة للنيوترينوات، فاسمع، من أجل اكتشاف هذا الجسيم، كان على الفيزيائيين استخدام أجهزة بحجم جبل لأن هذه الجسيمات لا تتفاعل مع أي شيء تقريبًا، لذلك ليس من المحتمل أن تلتقطها البكتيريا وتتفاعل معها.
أعتقد أنهم سيجدون في المستقبل علاقة وثيقة جدًا بين إيقاع الشمس وبياض كل شيء هنا
من ذرة الخلية...ربما يكون عن طريق جسيمات مثل النيوترينوات فمن المنطقي أن هناك أجسام أو طاقات أخرى
/ القوى التي تؤثر أيضًا.
يبدو من الخطأ بعض الشيء بالنسبة لي أن أقول إن الساعة البيولوجية في النبات الحي كانت "داخلية".
إلى إرنست
إذا وضعت طائرًا في ظلام دامس لفترة طويلة من الزمن، فسوف ترى أن نشاطه يرتفع وينخفض في دورات تقل مدتها عن 24 ساعة. أيضا، سوف ترى التغييرات على مدار العام. وفي تجربة أجريت على الطيور المغردة تبين أنها تنشط ليلاً مرتين في السنة، وأنها تهاجر بالفعل ليلاً مرتين في السنة.
وبالإضافة إلى ذلك، بالطبع هناك تعديل للساعة باستخدام الضوء، كما ذكرت أعلاه.
من الطباشير
الطائر كمثال لا يستيقظ ولا ينام حسب ساعة داخلية أو ساعة أخرى ولكن حسب حالة الشمس
والذي يتغير من يوم لآخر. يبدو أنه يتم إجراء نوع من التعديل أو التعديل في الساعة الداخلية كل صباح
إلى الساعة الشمسية في كل ما يتعلق بالأنشطة اليومية.
في حين أن الأنظمة الموسمية مثل التكاثر تحتوي على ساعة يتم ضبطها وفقًا لإيقاع أو حالة الفصول و/أو المناخ.
من الجيد جدًا عدم النسخ الأعمى لما ينشره معهد وايزمان!
العنوان هو مجرد مزحة سيئة. تم فك رموز "سر" الساعة الجزيئية منذ حوالي عقدين من الزمن 🙂 لقد فاتك الهدف قليلاً عزيزي الباحث 🙂
ما يدعي نفس الباحث أنه اكتشفه هو الجين (واحد!! القول بأنه الحلقة المفقودة هو مبالغة مرة أخرى، ولكن ليس فظيعًا مثل الجين السابق :)) الذي من خلاله تتحكم العمليات الأيضية في نشاط الساعة البيولوجية. .
يوئيل وإرنست،
تعمل الساعة من خلال جينتين تعمل منتجاتهما على إسكات تعبيرات بعضهما البعض، لذلك يتقلب مستواهما في دورة أقل بقليل من 2 ساعة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تأثير العوامل المختلفة على مستواها يمكن أن يعمل على إعادة ضبط الساعة. ففي الذباب، على سبيل المثال، يكون أحد هذه البروتينات حساسًا للضوء، لذا فإن الإضاءة في الساعات المتغيرة ستتسبب في انهياره وتغيير الدورة.
نقطة،
إن الافتراض بأن السمة التي تراها هي الأمثل من الناحية التطورية هو ادعاء شائع جدًا ولكنه مضلل. يعمل التطور ضمن القيود الموجودة، لذلك يمكن أن تكون السمة نتيجة لقيود مختلفة وليس نتيجة الانتقاء الطبيعي لصالحها. وكما أشار ييجال: قد لا تكون الساعة كافية للنمو لأن أشياء أخرى تحتاج إلى التطوير أولاً، أو أن الطفل ببساطة يشعر بالجوع أو أن آلام المعدة يمكن أن تسبب الاستيقاظ على الرغم من الساعة. باختصار - لا تفترض أن كل سمة هي ثمرة تطور مستقل.
لم أجد أي اتجاه في المراجعة سواء لمسألة جوهر الآلية وما الذي يحدد إيقاعها الداخلي [في ساعتي هو الكوارتز] ولا لآلية التزامن بين الظواهر الخارجية [النور والظلام] التي هي نفسها كما أنها تتغير حسب الفصول والجغرافيا وليس بين العناصر.
دعونا نأمل أن يجدوه. وبالمناسبة، سمعت عن مشروع/تجربة صيدلانية قاموا فيها بضبط تناول الأدوية على حالة الساعة البيولوجية والقدرة الامتصاصية القصوى، وبالتالي تمكنوا من خفض الجرعة بالعشرات وفي بعض الأدوية بمئات المرات. نسبه مئويه. يبدو الأمر أوليًا مقارنة برقم 100 ضعف نشاط الكبد. ومن الواضح أن الدواء الذي يتم تحييده يمكنه التغلب على المقاومة بسهولة أكبر عندما يكون "نائمًا"، والعكس صحيح بالنسبة للدواء الذي يحفزها عندما يكون. نشط.
الصحة والسعادة
من وجهة نظر تطورية، هناك ميزة واضحة للاستيقاظ ليلاً... لماذا من غير المقبول أن يتم تفسير ذلك؟
فإذا أخذنا الطائر كمثال، فإنه طوال حياته يعمل بالتنسيق مع "الساعات" خارج جسمه، كالشمس والقمر والطقس والفصول، أي أن جسمه يعمل وفق نظام غير منتظم، جدول غير مستقر ولا يكرر نفسه أبداً، وهذا يؤثر على كل من العمليات المذكورة في المقال الجوع والهرمونات والنوم والمزيد.
قد تكون الساعة البيولوجية تدق بمعدل ثابت، ولكن على عكس ساعاتنا، فإنها تدق لإلقاء الضوء على القديم
حسب حالة الشمس التي تتغير من يوم لآخر. ويدعو الجسم للبدء في إنتاج الهرمونات في وقت معين
تتعلق بالفصول التي تتغير كل عام وفي طولها وبدايتها ونهايتها..
"أجزاء من الدماغ" بالطبع
نقطة،
جاء في المقال أن الساعة البيولوجية في الدماغ تزامن الساعات الأخرى في الجسم. هناك أجزاء من الدماغ ينضج تطورها في سن متأخرة نسبياً (أحد الاختلافات بين الإنسان والحيوانات الأخرى) ومن الممكن أن يكون الجزء المسؤول عن الساعة البيولوجية في الدماغ هو واحد منها.
تبدو رائعة!
لماذا لا تكون دورة الأطفال 24 ساعة (هذا ما سمعته)؟
يبدو أنه في الماضي كانت هناك ميزة تطورية للدورة غير المنتظمة (إيقاظ الوالدين بشكل عشوائي وإبعاد الحيوانات المفترسة؟)