Введение в хронобиологию

Всему свое время и время всякой вещи под небом:

- время рождаться и время умирать,

- время насаждать и время вырывать посаженное

- время убивать и время врачевать

- время плакать и время смеяться…

Екклесиаст, гл 3 ст 1..8

Итак, значительно упрощая, можно сказать, что хронобиология это наука, изучающая поведение биологических систем во времени. О том, что биологические сиcтемы ведут себя неодинаково в разные периоды стало известно еще в глубокой древности. Действительно: сеять зерно лучше всего весной, а собирать урожай – осенью. Зима – время для домашних хлопот, а лето - для работ в поле.

Все процессы в природе организованы во времени, и поведение биологических систем - не исключение. Еще одним важным наблюдением оказалось открытие цикличности, то есть повторяемости многих природных процессов: смена дня и ночи, смена времен года, смена фаз луны и т.п.

К цикличности этих - астрономических по сути - событий напрямую привязывались изменения в живой и неживой природе. Так зародилась примитивная астрология. Делались попытки «предсказывать судьбу по звездам», то есть зная астрономически точное время начала какого-либо процесса (рождение человека, начало путешествия, дату закладки или окончания строительства и т.п) спрогнозировать его дальнейшее развитие. Судя по тому, что интерес к этой т.н. «вульгарной астрологии» не утихает вот уже последние две тысячи лет (а именно таков возраст названий современных нам знаков зодиака [1]) – в этой системе все же есть рациональное зерно. Однако, основываясь только на влиянии астрономических событий на биосистемы оказалось невозможно полностью и предсказать их поведение.

И дело тут не только в точности вычислений – гороскопы не учитывают характеристик самих живых объектов. Ведь для того, чтобы спрогнозировать поведение объекта, нужно знать не только в какой ситуации этот объект находится, но и свойства самого объекта.

Сами астрологи, впрочем, утверждают, что врожденные свойства биосистем тоже зависят от «расположения звезд». Однако если, оставаясь на материалистических позициях, учесть, что наследственная информация, закодированная в ДНК, характеризуется изменчивостью и случайным характером наследования родительских признаков, можно прийти к выводу о том что фенотип биологического объекта определяют в первую очередь не «звезды», а генетический код этого объекта.

Среда, в свою очередь, лишь создает условия, для проявления признаков, уже заложенных в геноме. И хотя результат влияний среды на фенотип может оказаться весьма значительным, эти влияния всегда вторичны.

Разочаровавшись в однобоком астрологическом подходе, человечество принялось изучать уже сами живые объекты. Выявился ряд поразительных фактов. Оказывается состояние биосистем тоже подвержено циклическим изменениям вне зависимости от циклических изменений среды ! Живые организмы помещали в искуственно созданные условия, когда циклическое влияние среды ( колебания освещенности, температуры, влажности и т.д. вплоть до электромагнитных полей) полностью исключалось. Колебания физиологических показателей хотя и изменялись, но сохранялись!

Например, наблюдения за поведением людей глубоких пещерах, изолированных от естественных колебаний освещенности показали, что у многих естественный ритм сна и бодрствования изменялся и достигал в некоторых случаях от 28 до 32 часов. Т.е. индивидуальные сутки растягивались до 32 –х часов! Это даже породило очередную волну вульграных предположений о неземном происхождении человека как вида. J

Так была выдвинута концепция об индивидуальных биоритмах. Причем большинство таких ритмов, как предполагается, генетически детерминированы. Механизм их возникновения в настоящий момент объясняется так [5] :

циклические колебания средовых факторов ->
ответные приспособительные колебания физиологических показателей
-> закрепление этих колебаний на генетическом уровне

Об индивидуальных ритмах теперь известно довольно много, однако пытаться прогнозировать поведение биосистемы, основываясь только на биоритмах, значит повторить ошибку средневековых астрологов. Такой подход будет работать только в «закрытых» системах, где сведены к нулю все модулирующие влияния среды. Все биологические системы от моллюска до человека – это системы «открытые», то есть подверженные влиянию окружающей среды, следовательно, чтобы описать их поведение необходимо учитывать обе стороны медали: и внешнее (среда) и внутреннее (индивидуальные биоритмы).

Именно этот подход и выделил хронобиологию в отдельную науку, стоящую на стыке многих дисциплин: биологии, астрономии, физики, и многих других.

Итак, рассмотрим основные категории хронобиологии, как отрасли человеческого знания о мире.