Maisha Duniani hutii mdundo unaoweka mzunguko wa sayari kuzunguka yenyewe na kuzunguka Jua. Viumbe hai vingi vina "saa" za ndani - mifumo inayowaruhusu kuishi kulingana na safu hii. Hall, Rosbash na Young walitazama ndani ya ngome na kuona jinsi saa ya kibaolojia inavyofanya kazi.
Nzi wa Drosophila walitumika kama viumbe vya mfano. Wataalamu wa vinasaba wameweza kutambua jeni inayodhibiti mdundo wa maisha ya wadudu. Ilibadilika kuwa inasimba protini ambayo hujilimbikiza kwenye seli usiku na inatumiwa polepole wakati wa mchana. Baadaye, protini kadhaa zaidi ziligunduliwa ambazo zinahusika katika udhibiti wa midundo ya circadian. Sasa ni wazi kwa wanabiolojia kwamba utaratibu wa kudhibiti utaratibu wa kila siku ni sawa kwa viumbe vyote vilivyo hai, kutoka kwa mimea hadi kwa wanadamu. Utaratibu huu unadhibiti shughuli, viwango vya homoni, joto la mwili na kimetaboliki, ambayo hutofautiana kulingana na wakati wa siku. Tangu uvumbuzi wa Hall, Rosbash na Young, data nyingi zimeibuka juu ya jinsi kupotoka kwa ghafla au kuendelea kwa mtindo wa maisha kutoka kwa "" saa ya kibiolojia»inaweza kuwa hatari kwa afya.
Ushahidi wa kwanza kwamba viumbe hai wana "hisia ya wakati" ilionekana nyuma katika karne ya 18: basi mwanasayansi wa asili wa Kifaransa Jean Jacques d'Hortu de Mairan alionyesha kuwa mimosa inaendelea kufungua maua yake asubuhi na kufunga jioni, hata kuwa. katika giza kuzunguka saa. Utafiti zaidi ilionyesha kuwa sio mimea tu inayohisi wakati wa siku. lakini pia wanyama wakiwemo watu. Mabadiliko ya mara kwa mara katika viashiria vya kisaikolojia na tabia wakati wa mchana iliitwa midundo ya circadian - kutoka lat. karibu- mduara na hufa- siku.
Katika miaka ya 70 ya karne iliyopita, Seymour Benzer na mwanafunzi wake Ronald Konopka walipata jeni inayodhibiti midundo ya circadian katika Drosophila na kufafanua kipindi chake. Mnamo 1984, Jeffrey Hall na Michael Rosbash, wakifanya kazi katika Chuo Kikuu cha Brandelis huko Boston, na Michael Young katika Chuo Kikuu cha Rockefeller cha New York, walitenga jeni. kipindi, na kisha Hall na Rosbash waligundua kile protini iliyosimbwa ndani yake, PER, hufanya - na hujilimbikiza kwenye seli usiku na hutumiwa siku nzima, kwa hivyo unaweza kuhukumu wakati wa siku kwa mkusanyiko wake.
Mfumo huu, kama ilivyopendekezwa na Hall na Rosbash, hujidhibiti: protini ya PER huzuia shughuli ya jeni ya kipindi, kwa hivyo usanisi wa protini huacha mara tu inapozidi, na huanza tena wakati protini inapotumiwa. Yote iliyobaki ilikuwa kujibu swali la jinsi protini inavyoingia kwenye kiini cha seli - baada ya yote, ni pale tu inaweza kuathiri shughuli za jeni.
Mnamo 1994, Young aligundua jeni la pili muhimu kwa midundo ya circadian, isiyo na wakati, ambayo husimba protini ya TIM, ambayo husaidia protini ya PER kuvuka utando wa nyuklia na kuzuia jeni la kipindi. Jini nyingine mara mbili, iligeuka kuwa na jukumu la protini ya DBT, ambayo hupunguza kasi ya mkusanyiko wa protini ya PER - ili mzunguko wa awali wake na pause kati yao hudumu kwa saa 24. Katika miaka iliyofuata, jeni nyingine nyingi na protini ziligunduliwa - sehemu za utaratibu wa hila wa "saa ya kibaiolojia", ikiwa ni pamoja na wale ambao hukuruhusu "upepo wa mikono" - protini ambazo shughuli zao hutegemea kuangaza.
Midundo ya Circadian inadhibiti zaidi nyanja tofauti maisha ya miili yetu, ikiwa ni pamoja na kiwango cha maumbile: Baadhi ya jeni huwa hai zaidi usiku, baadhi wakati wa mchana. Shukrani kwa uvumbuzi wa washindi wa 2017, biolojia ya midundo ya circadian imekuwa kubwa. taaluma ya kisayansi; kadhaa huandikwa kila mwaka kazi za kisayansi kuhusu jinsi "saa ya kibiolojia" inavyofanya kazi aina tofauti, ikiwa ni pamoja na wanadamu.
Kwa hiyo, kwa wale watu wanaofanya sayansi au kuzungumza na kuandika juu yake, wiki muhimu zaidi ya mwaka imefika. Kijadi, katika wiki ya kwanza ya Oktoba, Kamati ya Nobel inatangaza washindi wa Tuzo ya Nobel. Na jadi, sisi ni wa kwanza kutambua washindi wa tuzo katika fiziolojia au dawa (ndio, kwa sababu fulani kwa Kirusi umoja huu umegeuka kuwa "na", lakini kwa usahihi - ama moja au nyingine).
Mnamo mwaka wa 2017, Taasisi ya Karolinska, ambayo inatoa tuzo hizi, ilishangaza kila mtu. Sio siri kwamba wataalam wengi na mashirika hufanya unabii na utabiri juu ya washindi. Mwaka huu, kwa mara ya kwanza, wakala wa Uchanganuzi wa Clarivate, ambao ulijitenga na wakala wa Thomson Reyters, ulitabiri. Katika uwanja wa dawa, walitabiri ushindi wa Lewis Cantlie kwa ugunduzi wa protini ambayo inawajibika kwa ukuaji wa saratani na ugonjwa wa sukari, Karl Friston kwa mbinu za uchunguzi wa neva, na wenzi wa ndoa Yuan Chan na Patrick Moore kwa ugunduzi wa virusi vya herpes. ambayo husababisha sarcoma ya Kaposi.
Walakini, bila kutarajia kwa kila mtu, Wamarekani watatu walipokea tuzo (ambayo haikutarajiwa kabisa) kwa ugunduzi huo. taratibu za molekuli midundo ya circadian - saa ya ndani ya Masi ya wanadamu, wanyama na mimea. Ndiyo, karibu viumbe vyote vilivyo hai. Kitu kimoja kinachoitwa biorhythms.
Je, Michael Young wa Chuo Kikuu cha Rockefeller huko New York, Michael Rosbash wa Chuo Kikuu cha Brandeis, na Jeffrey Hall wa Chuo Kikuu cha Maine waligundua nini?
Kuanza, hebu tuseme kwamba HAWAKUgundua midundo ya circadian (kutoka kwa Kilatini circa - karibu na diem - siku). Vidokezo vya kwanza vya hili vilionekana katika nyakati za kale (na haishangazi, sisi sote tuko macho wakati wa mchana na kulala usiku). Jeni inayohusika na uendeshaji wa saa ya ndani pia haikugunduliwa na mashujaa wetu. Msururu huu wa majaribio ulifanywa kwa nzi wa matunda na Seymour Benzer na Ronald Konopka. Waliweza kupata nzi wanaobadilika-badilika ambapo muda wa midundo ya circadian haukuwa masaa 24, kama wale wanaoishi katika maumbile (au kama watu), lakini masaa 19 au 29, au hakuna midundo ya circadian iliyozingatiwa kabisa. Ni wao ambao waligundua jeni la kipindi, ambalo "hutawala" midundo. Lakini ole, Benzer alikufa mnamo 2007, Konopka mnamo 2015, bila kungoja Tuzo lake la Nobel. Hii mara nyingi hutokea katika sayansi.
Kwa hivyo, jeni la kipindi yenyewe, au PER, husimba protini ya PER, ambayo inaendesha orchestra ya midundo ya circadian. Lakini anafanyaje hili, na asili ya mzunguko wa michakato yote inafikiwaje? Hall na Rosbash walipendekeza hypothesis kulingana na ambayo protini ya PER huingia kwenye kiini cha seli na kuzuia kazi ya jeni yake mwenyewe (kama tunavyokumbuka, jeni ni maagizo tu ya mkusanyiko wa protini. Jeni moja - protini moja). Lakini hii hutokeaje? Jeffrey Hall na Michael Rosbash walionyesha kuwa protini ya PER hujilimbikiza kwenye kiini cha seli mara moja na hutumiwa wakati wa mchana, lakini hawakuelewa jinsi iliweza kufika huko. Na kisha mshindi wa tatu, Michael Young, alikuja kuwaokoa. Mnamo 1994, aligundua jeni lingine, lisilo na wakati, ambalo pia huweka protini - TIM. Ni Kijana ambaye alionyesha kuwa PER inaweza kuingia kwenye kiini cha seli tu kwa kuunganishwa na protini ya TIM.
Kwa hivyo, wacha tufanye muhtasari wa ugunduzi wa kwanza: Wakati jeni la kipindi linafanya kazi, kinachojulikana kama mjumbe RNA wa protini ya PER hutolewa kwenye kiini, ambacho, kama kielelezo, kitatoa protini kwenye ribosomu. RNA ya mjumbe huyu hutoka kwenye kiini ndani ya saitoplazimu, na kuwa kiolezo cha utengenezaji wa protini PER. Kisha kitanzi kinafunga: protini ya PER hujilimbikiza kwenye kiini cha seli wakati shughuli ya jeni ya kipindi imefungwa. Young aliendelea kugundua jeni nyingine, mara mbili, ambayo husimba protini ya DBT, ambayo inaweza "kurekebisha" mkusanyiko wa protini ya PER, kuihamisha kwa wakati. Ni kutokana na hili kwamba tunaweza kukabiliana na mabadiliko katika eneo la saa na urefu wa mchana na usiku. Lakini - ikiwa tunabadilisha mchana hadi usiku haraka sana, squirrel hawezi kuendelea na jet, na lag ya ndege hutokea.
Ikumbukwe kwamba tuzo ya 2017 ni tuzo ya kwanza katika miaka 117 ambayo kwa namna fulani inahusiana na mzunguko wa usingizi-wake. Mbali na ugunduzi wa Benzer na Konopka, watafiti wengine wa mitindo ya circadian na michakato ya kulala hawakupokea tuzo zao, kama vile mmoja wa waanzilishi wa chronobiology Patricia DeCorsi, mgunduzi wa awamu ya "haraka" ya kulala Eugene Azerinsky, mmoja wa mababa wa somnology Nathaniel Kleitman... Kwa hivyo tunaweza kuita nini sasa Uamuzi wa Kamati ya Nobel ni muhimu kwa kila mtu anayefanya kazi katika eneo hili.
Mnamo mwaka wa 2017, Tuzo ya Nobel ya Tiba ilitolewa kwa wanasayansi watatu wa Amerika ambao waligundua mifumo ya molekuli inayohusika na mdundo wa circadian - saa ya kibaolojia ya binadamu. Taratibu hizi hudhibiti usingizi na kuamka, utendaji kazi wa mfumo wa homoni, joto la mwili na vigezo vingine. mwili wa binadamu, ambayo hubadilika kulingana na wakati wa siku. Soma zaidi kuhusu ugunduzi wa wanasayansi katika nyenzo za RT.
Washindi wa Tuzo la Nobel katika Fiziolojia au Tiba Reuters Jonas Ekstromer
Kamati ya Nobel ya Taasisi ya Karolinska huko Stockholm ilitangaza Jumatatu, Oktoba 2, kwamba Tuzo la Nobel 2017 katika nyanja ya fiziolojia na dawa iliyotolewa kwa wanasayansi wa Marekani Michael Young, Jeffrey Hall na Michael Rosbash kwa uvumbuzi wao wa mifumo ya molekuli inayodhibiti mdundo wa circadian.
"Waliweza kuingia ndani ya saa ya kibaolojia ya mwili na kuelezea jinsi inavyofanya kazi," kamati ilibaini.
Midundo ya Circadian ni mabadiliko ya mzunguko katika anuwai ya kisaikolojia na michakato ya biochemical katika mwili unaohusishwa na mabadiliko ya mchana na usiku. Takriban kila kiungo cha mwili wa binadamu kina seli ambazo zina utaratibu wa saa ya molekuli ya mtu binafsi, na kwa hiyo midundo ya circadian inawakilisha chronometer ya kibiolojia.
Kulingana na toleo kutoka kwa Taasisi ya Karolinska, Young, Hall na Rosbash waliweza kutenga jeni katika nzi wa matunda ambao hudhibiti kutolewa kwa protini maalum kulingana na wakati wa siku.
“Kwa hivyo, wanasayansi waliweza kutambua misombo ya protini ambayo inahusika katika uendeshaji wa utaratibu huu na kuelewa kazi hiyo mitambo ya kujitegemea jambo hili ndani ya kila seli ya mtu binafsi. Sasa tunajua kuwa saa ya kibaolojia inafanya kazi kwa kanuni sawa katika seli za zingine viumbe vingi vya seli, kutia ndani watu,” kamati iliyotoa tuzo hiyo ilisema katika taarifa yake.
- Drosophila kuruka
- globallookpress.com
- imagebroker/Alfred Schauhuber
Uwepo wa saa za kibiolojia katika viumbe hai ulianzishwa mwishoni mwa karne iliyopita. Ziko katika kile kinachoitwa kiini cha suprachiasmatic cha hypothalamus ya ubongo. Kiini hupokea habari kuhusu kiwango cha mwanga kutoka kwa vipokezi kwenye retina na kutuma ishara kwa viungo vingine kwa kutumia. msukumo wa neva na mabadiliko ya homoni.
Kwa kuongezea, seli zingine za nyuklia, kama seli za viungo vingine, zina saa yao ya kibaolojia, ambayo kazi yake inahakikishwa na protini ambazo shughuli zao hubadilika kulingana na wakati wa siku. Shughuli ya protini hizi huamua usanisi wa vifungo vingine vya protini, ambayo hutoa midundo ya circadian katika maisha ya seli za kibinafsi na viungo vyote. Kwa mfano, kuwa ndani ya nyumba na mwanga mkali usiku kunaweza kubadilisha sauti ya circadian, kuwezesha usanisi wa protini PER jeni, kwa kawaida kuanzia asubuhi.
Ini pia ina jukumu kubwa katika midundo ya circadian katika mamalia. Kwa mfano, panya kama panya au panya ni wanyama wa usiku na hula gizani. Lakini ikiwa chakula kinapatikana tu wakati wa mchana, mzunguko wa mzunguko wa ini hubadilika kwa masaa 12.
Rhythm ya maisha
Midundo ya Circadian ni mabadiliko ya kila siku katika shughuli za mwili. Wao ni pamoja na udhibiti wa usingizi na kuamka, kutolewa kwa homoni, joto la mwili na vigezo vingine vinavyobadilika kwa mujibu wa rhythm ya circadian, anaelezea somnologist Alexander Melnikov. Alibainisha kuwa watafiti wamekuwa wakiendeleza katika mwelekeo huu kwa miongo kadhaa.
“Kwanza kabisa, ifahamike kuwa ugunduzi huu si wa jana au leo. Masomo haya yalifanywa kwa miongo mingi - kutoka miaka ya 80 ya karne iliyopita hadi sasa - na ilifanya iwezekane kugundua moja ya mifumo ya kina ambayo inadhibiti asili ya mwili wa mwanadamu na viumbe vingine hai. Utaratibu ambao wanasayansi waligundua ni muhimu sana kwa kuathiri mdundo wa circadian wa mwili, "alisema Melnikov.
- pixabay.com
Kulingana na mtaalam, taratibu hizi hutokea si tu kutokana na mabadiliko ya mchana na usiku. Hata katika hali ya usiku wa polar, midundo ya circadian itaendelea kufanya kazi.
"Mambo haya ni muhimu sana, lakini mara nyingi sana yanaharibika kwa watu. Michakato hii inadhibitiwa katika kiwango cha jeni, ambacho kilithibitishwa na washindi wa tuzo. Siku hizi, watu hubadilisha maeneo ya saa mara nyingi sana na huwekwa wazi mikazo mbalimbali kuhusishwa na mabadiliko ya ghafla mdundo wa circadian. Mdundo wa wakati maisha ya kisasa inaweza kuathiri udhibiti sahihi na fursa za kupumzika kwa mwili, "alihitimisha Melnikov. Ana hakika kwamba utafiti wa Young, Hall na Rosbash unatoa fursa ya kuendeleza mifumo mpya ya kushawishi midundo ya mwili wa binadamu.
Historia ya tuzo
Mwanzilishi wa tuzo hiyo, Alfred Nobel, katika wosia wake alikabidhi uteuzi wa mshindi wa fiziolojia na dawa kwa Taasisi ya Karolinska huko Stockholm, iliyoanzishwa mnamo 1810 na mmoja wa waongozaji wa elimu na kisayansi. vituo vya matibabu amani. Kamati ya Nobel ya chuo kikuu ina wanachama watano wa kudumu, ambao, kwa upande wao, wana haki ya kuwaalika wataalam kwa mashauriano. Kulikuwa na majina 361 kwenye orodha ya walioteuliwa kuwania tuzo ya mwaka huu.
Tuzo ya Nobel ya Tiba imetolewa mara 107 kwa wanasayansi 211. Mshindi wake wa kwanza alikuwa mnamo 1901 Daktari wa Ujerumani Emil Adolf von Behring, ambaye alibuni mbinu ya chanjo dhidi ya diphtheria. Kamati ya Taasisi ya Karolinska inachukulia tuzo muhimu zaidi kuwa tuzo ya 1945 iliyotolewa kwa wanasayansi wa Uingereza Fleming, Cheyne na Florey kwa ugunduzi wa penicillin. Baadhi ya tuzo zimekuwa zisizo na maana baada ya muda, kama vile tuzo iliyotolewa mwaka wa 1949 kwa ajili ya maendeleo ya mbinu ya lobotomia.
Mnamo 2017, kiasi cha bonasi kiliongezwa kutoka milioni 8 hadi 9 milioni za Uswidi (kama dola milioni 1.12).
Sherehe ya kutunuku kwa kawaida itafanyika Desemba 10, siku ya kifo cha Alfred Nobel. Zawadi katika nyanja za fiziolojia na dawa, fizikia, kemia na fasihi zitatolewa mjini Stockholm. Tuzo ya Amani, kulingana na wosia wa Nobel, inatolewa siku hiyo hiyo huko Oslo.
Tufuate