Քրոնոկենսաբանություն

Մարդու ցիրկադային (24-ժամյա) կենսաբանական ռիթմերի որոշ ցուցիչներ

Քրոնոկենսաբանություն (հուն․՝ χρόνος, «ժամանակ»), գիտության ճյուղ, որն ուսումնասիրում է ժամանակի ընթացքում կենդանի օրգանիզմների մոտ ընթացող պարբերական (ցիկլիկ) երևույթները, և նրանց հարմարումը արեգակնային և լուսնային ռիթմերին^[1]։ Այդ ցիկլերն անվանում են կենսաբանական ռիթմեր։

Քրոնոկենսաբանական հետազոտություններն ընդգրկում են (բայց չեն սահմանափակվում դրանցով) համեմատական անատոմիայի, ֆիզիոլոգիայի, գենետիկայի, մոլեկուլյար կենսաբանության, և օրգանիզմների վարքի կենսաբանության ոլորտների աշխատանքները^[1]։

Նկարագրություն

Կենդանի օրգանիզմների մոտ բազմաթիվ կարևոր կենսաբանական երևույթների գործընթացում կատարվում է կենսաբանական ակտիվության մակարդակի և տևողության համաժամանակեցումը արտաքին գործոնների հետ։ Դա կատարվում է

կենդանիների մոտ (սնունդ, քուն, բեղմնավորում, ձմեռում, միգրացիա և այլ),
բույսերի մոտ (տերևի շարժումները, ֆոտոսինթեզ և այլ)։

Քրոնոկենսաբանության առավել կարևոր ռիթմ է օրական ռիթմը, բույսերի և կենդանիների ֆիզիոլոգիական գործընթացների մոտավորապես 24-ժամյա ցիկլ(«ցիրկադային» լատին․՝ circa, «մոտավորապես», «համարյա», և «dies», «օր»)։

Կան նաև այլ կարևոր ցիկլեր՝

ինֆրադիան, առավել երկարաժամկետ, օրինակ, միգրացիայի կամ բազմացման ամենամյա ցիկլերը, որոնք արտահայտված են որոշ կենդանիների մոտ, դաշտանային ցիկլը մարդկանց մոտ,
ուլտրադիան, կարճ ցիկլեր, օրինակ, մարդկանց մոտ 90-րոպեանոց REM-քնի, 4-ժամանոց քթային ցիկլերը կամ աճի հորմոնի արտադրության 3-ժամանոց ցիլը։

Պարբերական ռիթմեր, սովորաբար դիտվում է ծովային կենդանիների մոտ, հաճախ հետևում են (մոտավոր) մակընթացությունների և տեղատվությունների 12-ժամյա անցմանը։

Պատմություն

Ցիրկադային ռիթմերը առաջին անգամ հայտնաբերվել են բույսերի տերևների շարժման մեջ ֆրանսիացի գիտնական Ժան Ժակ դը Մերենի կողմից 18-րդ դարում։ 1751 թվականին շվեդ բուսաբան, նատուրալիստ Կառլ Լիննեյը պատրաստել է անգամ իսկական կենսաբանական ժամացույց՝ օգտագործելով ծաղկավոր բույսերի որոշ օրական տեսակներ։

Դասավորելով բույսերը շրջանաձև կաղապարում, նա պատրաստեց կենսաբանական ժամացույց, որը, կախված այն բանից, թե որ բույսի ծաղիկներն են բացված, որինը՝ փակ, ամենաբնական ձևով ցույց էր տալիս օրվա ժամանակը։ Օրինակ, նա հայտնաբերեց, որ «անգլ.՝ hawk’s beard» բույսի ծաղիկները բացվում են առավոտյան ժամը 6:30-ին, այն դեպքում, երբ խատուտիկի ծաղիկները չեն բացվում մինչև ժամը 7:00։

1860-ական թվականներին Ռուսական էնտոմոլոգիական միության նախագահ Կարլ Էռնստ ֆոն Բերը գրել է կենսաբանական ժամանակի և տարբեր կենդանիների մոտ նրա տարազանության մասին^[2]։ Նրա մոտեցումը հետո զարգացրեց և փորձնականորեն հետազոտեց Յակոբ ֆոն Իքսկյուլը։ 1924 թ. ՄՊՀ շրջանավարտ Ա. Չիժևսկին հրատարակեց միջգիտական աշխատանքներ «Պատմական գործընթացի ֆիզիկական գործոնները» Արխիվացված 2009-11-28 Wayback Machine և «Էպիդեմիոլոգիական աղետները և Արեգակի պարբերական ակտիվությունը», որոնցում նա նկարագրում էր կենդանի օրգանիզմների մոտ արեգակնային և լուսնային փուլերի հետ կապված ցիկլերը։ Չիժևկին զարգացրեց գիտության նոր բաժին՝ հելիոկենսաբանություն, որպես աստղակենսաբանության ենթաբաժին։ 1936 թ. իր «Արեգակնային փոթորիկների երկրային արձագանքը» աշխատության հրատարակումից հետո 1939 թ. նա ընտրվեց կենսաբանական ֆիզիկայի և տիեզերական կենսաբանության Միջազգային կոնգրեսի Պատվավոր նախագահ։ Սակայն, Ստալինյան բռնատիրության ժամանակ նա ձերբակալվեց և աքսորվեց Սիբիր։ Նրա հրատարակումները ենթարկվեցին գրաքննության և 1930-ական թվականներին մարդկային ցիրկադային ռիթմերի հետ կապված արյան և էրիթրոցիտների էլեկտրամագնիսական հատկությունների վերաբերյալ նրա հետազոտությունները արգելվեցին։ Դրանք հրատարակվեցին 1973 թ.՝ 40 տարի անց։ 1928 թվականին լույս տեսած նրա «Տիեզերքի ազդեցությունը մարդու հոգեկանի վրա» աշխատությունը Խորհրդային Միությունը ենթարկեց գրաքննության^[3]։

1960 թ. Cold Spring Harbor Laboratory-ում սիմպոզիումի ժամանակ եկավ այն պահը, որ գիտության տարբեր ոլորտների գիտնականներ հայտնաբերեցին, որ նրանք բոլորն էլ հետազոտել են միևնույն երևույթները։ Հենց այդ ժամանակ էլ դրվեց քրոնոկենսաբանության՝ որպես նոր գիտության հիմքը։

Նույն 1960 թ. Պատրիսիա դե Կուրսին հայտնաբերեց ֆազային ռեակցիայի կորը, որը այս ոլորտում կիրառվող գլխավոր գործիքն է։

1960-ական թվականներին Միշել Սիֆրը մի շարք փորձեր է անցկացնում անձավներում մի քանի ամիս մեկուսացված մարդկանց շրջանում, որոնք տեղեկություն չունեին աստղաբաշխական ժամանակի մասին։ Փորձերը ցույց են տալիս 24-ժամյա օրական ցիկլի պահպանումը՝ հետագա 48-ժամյայի անցմամբ։

Միննեսոտայի համալսարանից Ֆրանց Հալբերգը ներմուծեց «ցիրկադիան» եզրույթը և նրան հաճախ անվանում են «ամերիկյան քրոնոկենսաբանության հայր»։ 1970-ական թվականներին «Կենսաբանական ռիթմերի հետազոտման միության» ղեկավար դարձավ Քոլին Պիտերդրիխը, որն ավելի շատ զբաղվում էր էվոլյուցիոն և էկոլոգիական ասպեկտներով, այն դեպքում, երբ Հալբերգի ուսումնասիրությունները ավելի ուղղված էին մարդկային և բժշկական ասպեկտներին։ Պիտենդրիխը որպես ղեկավար և Միության անդամները հիմնարար հետազոտություններ կատարեցին բոլոր տեսակի կենդանի օրգանիզմների (և՛ բույսեր, և՛ կենդանիներ) վրա։ Հետո դժվար էր ֆինանսավորում ստանալ նմանատիպ հետազոտությունները, բացի մկներից, առնետներից, մարդուց և պտղաճանճից, այլ օրգանիզմների վրա անելու համար^[4]^[5]։ Հետագայում լուսաբուժությունն ու մելատոնինի նշանակությունը հետազոտվեցին Օրեգոնյան բժշկական և գիտական համալսարանից(Oregon Health & Science University) Ալֆրեդ Լուիի և այլոց կողմից որպես կենդանիների և մարդու օրական ռիթմերի վերակարգավորման միջոց։ Մարդը կարող է ունենալ ցերեկային տիպ («արտույտներ») և իրիկնային(«բուեր»)։ Այս տիպերն անվանում են քրոնոտիպեր^[6]։ Դրանք ունեն տարբեր գնահատման տեխնիկա և կենսաբանական չափանիշներ։

XX-րդ դարի երկրորդ կեսին էական ներդրում ունեցան Յու. Աշոֆը և Ք. Պիտենդրիխը, որոնք կատարել էին տարբեր, բայց միմյանց լրացնող հետազոտություններ լույսի ցիրկադային համակարգի առգրավման երևույթի վերաբերյալ։

Կան նաև սննդային կենսաբանական ժամացույցներ, որոնք սահմանապակված չեն հիպոթալամուսի սուպրախիազմատիկ կորիզով^[7]։

Բաժիններ

Հելիոկենսաբանություն

Հելիոկենսաբանություն, կենսաֆիզիկայի բաժին, ուսումնասիրում է Արեգակի ակտիվության փոփոխությունների ազդեցությունը երկրային օրգանիզմների վրա։ Հելիոկենսաբանության հետազոտություններն ընդգրկում են. 1. կենսաբանական որոշակի ցուցանիշն երի Փոփոխությունների և Արեգակի ակտիվության տատանումների կոռելյացիայի ուսումնասիրությունները, 2. արեգակնային ակտիվության առանձին գործոնները մոդելավորող պայմանների ազդեցության փորձարկումը կենսաբանական տարբեր օբյեկտների վրա։ Հելիոկենսաբանության առաջին լաբորատորիան կազմակերպվել է 1968-ին, ԽՍՀՄ-ում (Իրկուտսկ)։ Հելիոկենսաբանությունը սերտորեն առնչվում է կենսաբանության մյուս ճյուղերի, բժշկագիտության, տիեզերական կենսաբանության, աստղագիտության և ֆիզիկայի հետ։ Հիմնական խնդիրները կենդանի օրգանիզմի վրա ազդող արեգակի ակտիվության գործոնների, դրանց ազդեցության բնույթի և մեխանիզմների բացահայտումն է։ Հելիոկենսաբանությանհիմնադիրը սովետական ֆիզիկոս Ա. Լ. Չիժևսկին է, չնայած մինչ այդ Արեգակի ակտիվության տատանումների և Երկրի բնակիչների կենսագործունեության բազմաթիվ դրսևորումների միջև գոյություն ունեցող կապը ուսումնասիրել են շվեդ գիտնական Ս. Արենիուսը և ուրիշներ։ Արեգակի ակտիվության տատանումները, որոնք ուղեկցվում են բծերի թվի պարբերական մեծացմամբ և գունոլորտի բռնկումներով, հանգեցնում են Արեգակի ռենտգենյան, ուլտրամանուշակագույն ու ռադիոճառագայթման և դրանց արձակած կորպուսկուլային մասնիկների հոսքի ակտիվության փոփոխությունների։ tԱրեգակի ճառագայթման ցիկլային տատանումները արտացոլվում են երկրային օրգանիզմների կենսագործունեության վրա։ Հաստատվել է արեգակնային ակտիվության փոփոխությունների ազդեցությունը ծառերի տարեկան օղակների աճման, հացահատիկային կուլտուրաների բերքատվության, միջատների, ձկների և այլ կենդանիների բազմացման ու միգրացիայի վրա։ Ա. Լ. Չիժևսկին կապ է գտել մարդկանց և կենդանիների համաճարակների բռնկման, նյարդային և հոգեկան հիվանդությունների սրացումների ու կենսաբանական այլ երևույթների և Արեգակի ակտիվության փոփոխության միջև։ Բժիշկ Մ. Տ. Վելխովերը ապացուցել է որոշ միկրոօրգանիզմների ախտածնության և ներկվելու ունակության փոփոխությունները արևային բռնկումների ժամանակ։ Միջատաբան Ն. Ս. Շչերբինովսկին նկատել է, որ մորեխների հարձակումների պարբերականությունը համապատասխանում է Արեգակի ռիթմին (կրկնվում է 11 տարին մեկ)։ Արյունաբան Ն. Ա. Շուլցը հաստատել է Արեգակի ակտիվության անկումների ազդեցությունը մարդու արյան լեյկոցիտների թվի վրա և հարաբերական լիմֆոցիտոզը։ Իտալացի ֆիզքիմիկոս Ջ. Պիկարդին բացահայտել է ֆիզիկական տարբեր գործոնների (մասնավորապես՝ Արեգակի ակտիվության փոՓոխության) ազդեցությունը կոլոիդային համակարգերի վիճակի վրա։ ճապոնացի արյունաբան Մ. Տակատան մշակել է արյան սպիտակուցների նստեցման փորձանմուշ, որն զգայուն է Արեգակի ակտիվության փոփոխությունների հանդեպ։ Ֆրանսիացի բժիշկ Մ. Ֆորը և ուրիշներ ցույց են տվել, որ հանկարծամահությունների հաճախացումը և քրոնիկական հիվանդությունների սրացումները պայմանավորված են Արեգակի ակտիվության բարձրացմամբ։ Մ. Ֆորը աշխարհում առաջինն է կազմակերպել «Արեգակի բժշկ. ծառայությունը»։ Արեգակի ակտիվության կտրուկ տատանումների (մասնավորապես գունոլորտային բռնկումների) կանխագուշակումը հաշվի կառնվի ոչ միայն տիեզերական կենսաբանության և բժշկագիտության, այլ նաև գործնական առողջապահության, գյուղատնտեսության և գիտության ու ժողտնտեսության այլ բնագավառներում։

Գրականություն

Хронобиология и хрономедицина: Руководство / Под ред. Ф. И. Комарова. М.: Медицина, 1989. 400 с. (ռուս.)
Комаров Ф. И., Рапопорт С. И., Хронобиология и хрономедицина, М.: Триада-Х. 2000. 488 с.
Рапопорт С. И., Комаров С. И., Чибисов С. М., Роль проблемной комиссии «Хронобиология и хрономедицина» РАМН в развитии внутренней медицины (к 25-летию создания), «Клин. медицина», 2007, № 9, С.4-17.

Ծանոթագրություններ

↑ ^1,0 ^1,1 Patricia J. DeCoursey, Jay C. Dunlap, Jennifer J. Loros (2003). Chronobiology. Sinauer Associates Inc. ISBN 978-0-87893-149-1.
↑ Baer, Karl Ernst von 1864. Welche Auffassung der lebenden Natur ist die richtige? Und wie ist diese Auffassung auf die Entomologie anzuwenden? In: Baer, K. E. v. 1864. Reden gehalten in wissenschaftlichen Versammlungen und kleinere Aufsätze vermischten Inhalts. Erster Theil: Reden. St.Petersburg: H.Schmitzdorff, p. 237—284.
↑ «Արխիվացված պատճենը» (PDF). Արխիվացված է օրիգինալից (PDF) 2007 թ․ հունվարի 19-ին. Վերցված է 2016 թ․ հունիսի 18-ին.
↑ Zivkovic, Bora (2006 թ․ հուլիսի 3). «ClockTutorial #2a, Forty-Five Years of Pittendrigh's Empirical Generalizations». A Blog Around the Clock. ScienceBlogs. Արխիվացված օրիգինալից 2012 թ․ մարտի 21-ին. Վերցված է 2007 թ․ դեկտեմբերի 23-ին.
↑ Zivkovic, Bora (2006 թ․ մայիսի 17). «Clocks in Bacteria V». A Blog Around the Clock. ScienceBlogs. Արխիվացված օրիգինալից 2012 թ․ մարտի 21-ին. Վերցված է 2007 թ․ դեկտեմբերի 23-ին.
↑ http://www.healthy-info.ru/news/xronotip-obyasnyaetsya-razlichiyami-mozga
↑ Fuller, Patrick M.; Jun Lu, Clifford B. Saper (2008 թ․ մայիսի 23). «Differential Rescue of Light- and Food-Entrainable Circadian Rhythms» (free abstract). Science. 320 (5879): 1074–1077. doi:10.1126/science.1153277. PMID 18497298. Վերցված է 2008 թ․ մայիսի 30-ին.

Արտաքին հղումներ

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից (հ․ 6, էջ 333)։

[chrono-1] 1,0 ^1,1 Patricia J. DeCoursey, Jay C. Dunlap, Jennifer J. Loros (2003). Chronobiology. Sinauer Associates Inc. ISBN 978-0-87893-149-1.

[2] Baer, Karl Ernst von 1864. Welche Auffassung der lebenden Natur ist die richtige? Und wie ist diese Auffassung auf die Entomologie anzuwenden? In: Baer, K. E. v. 1864. Reden gehalten in wissenschaftlichen Versammlungen und kleinere Aufsätze vermischten Inhalts. Erster Theil: Reden. St.Petersburg: H.Schmitzdorff, p. 237—284.

[3] «Արխիվացված պատճենը» (PDF). Արխիվացված է օրիգինալից (PDF) 2007 թ․ հունվարի 19-ին. Վերցված է 2016 թ․ հունիսի 18-ին.

[4] Zivkovic, Bora (2006 թ․ հուլիսի 3). «ClockTutorial #2a, Forty-Five Years of Pittendrigh's Empirical Generalizations». A Blog Around the Clock. ScienceBlogs. Արխիվացված օրիգինալից 2012 թ․ մարտի 21-ին. Վերցված է 2007 թ․ դեկտեմբերի 23-ին.

[5] Zivkovic, Bora (2006 թ․ մայիսի 17). «Clocks in Bacteria V». A Blog Around the Clock. ScienceBlogs. Արխիվացված օրիգինալից 2012 թ․ մարտի 21-ին. Վերցված է 2007 թ․ դեկտեմբերի 23-ին.

[6] ttp://www.healthy-info.ru/news/xronotip-obyasnyaetsya-razlichiyami-mozga

[7] Fuller, Patrick M.; Jun Lu, Clifford B. Saper (2008 թ․ մայիսի 23). «Differential Rescue of Light- and Food-Entrainable Circadian Rhythms» (free abstract). Science. 320 (5879): 1074–1077. doi:10.1126/science.1153277. PMID 18497298. Վերցված է 2008 թ․ մայիսի 30-ին.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]