Thời gian trong sinh học. Thời gian sinh học.

Khoa học hiện đại cũng sử dụng các khái niệm về không gian và thời gian sinh học, tâm lý và xã hội.

Trong vật chất sống, không gian và thời gian đặc trưng cho những đặc thù của các thông số không gian, thời gian của chất hữu cơ: sự tồn tại sinh học của cá thể con người, sự biến đổi của các loài thực vật và động vật.

Không gian, trong đó các hiện tượng sống xảy ra, tức là có những sinh vật sống và những biểu hiện của tập hợp của chúng, là đối hình không gian. Những thứ kia. các vectơ của nó là cực và đối hình. Không có điều này thì không thể có sự bất đối xứng ở các sinh vật sống.

Trong biểu thức hình học của thời gian trong đó các hiện tượng sống xảy ra, tất cả các vectơ của nó cũng phải có cực và đối hình.

Thời gian sinh học được gọi là, gắn liền với các hiện tượng sống và tương ứng với không gian của sinh vật sống, có tính bất đối xứng.

Phân cực thời gian trong các hiện tượng sinh học được thể hiện ở chỗ các quá trình này là không thể đảo ngược, tức là. Về mặt hình học, trong đường thẳng A→B, các vectơ AB và BA khác nhau.

Sự đối lập của thời gianđược thể hiện ở chỗ trong một quá trình diễn ra theo thời gian, sự bất đối xứng xuất hiện một cách tự nhiên ở những khoảng thời gian nhất định.

Các đặc tính và biểu hiện của thời gian gắn liền với không gian đó rất khác biệt so với phần không gian còn lại trên hành tinh của chúng ta và có thể khác với thời gian khác. Câu hỏi này chỉ có thể được giải quyết bằng nghiên cứu thực nghiệm về thời gian.

Một nghiên cứu như vậy cho thấy rằng thời gian sinh học có độ dài tương đương với thời gian địa chất, vì trong suốt lịch sử địa chất, chúng ta đang đối mặt với sự sống. Thời gian sinh học khoảng n∙10 9 năm, n = 1,5 3.

Sự khởi đầu của cuộc sống, tức là. Chúng ta không biết sự bắt đầu của thời gian sinh học và không có dữ liệu nào về sự kết thúc của thời gian sinh học. Thời gian sinh học này biểu hiện trong cùng một môi trường, bởi vì mọi sinh vật đều đến từ sinh vật sống. Đó là một quá trình không thể đảo ngược, trong đó thời gian liên quan đến không gian có các vectơ cực. Điều này được biểu thị bằng một quá trình tiến hóa duy nhất của loài. luôn chuyển động đều đặn theo cùng một hướng. Nó đi với tốc độ khác nhau đối với các loài khác nhau, có điểm dừng, nhưng nhìn chung bức tranh về động vật hoang dã luôn thay đổi, không dừng lại hay quay đầu lại. Việc một số loài bị tuyệt chủng là điều bình thường, tức là tính chất cực rõ rệt của vectơ thời gian. Câu hỏi về sự tồn tại của một giới hạn thời gian nhất định đối với các loài thực vật và động vật đã được đặt ra hơn một lần, nhưng, rõ ràng, về mặt tổng thể, nó cần được giải quyết một cách tiêu cực, vì có những loài luôn tồn tại mà không có những thay đổi hình thái đáng kể trong hàng trăm triệu. của năm. Đặc trưng nhất, xét về mặt thời gian trong vật chất sống, là sự tồn tại của các thế hệ.

Các thế hệ, xen kẽ về mặt di truyền, liên tục thay đổi các đặc điểm hình thái của chúng và sự thay đổi này xảy ra theo bước nhảy vọt trong một khoảng thời gian dài hoặc ngược lại, tích lũy dần dần từ thế hệ này sang thế hệ khác. chỉ trở nên rõ ràng sau một số lượng lớn các thế hệ. Điều quan trọng là trong cả hai trường hợp đều có một quá trình không thể đảo ngược xảy ra theo thời gian.

Tóm tắt *

440 chà.

Giới thiệu

Thời gian sinh học

Phần công việc để xem xét

Yếu tố bên ngoài quan trọng nhất ảnh hưởng đến nhịp điệu của cơ thể là tính quang chu kỳ. Ở động vật bậc cao, người ta cho rằng có hai cách điều chỉnh nhịp điệu sinh học theo quang chu kỳ: thông qua các cơ quan thị giác, sau đó thông qua nhịp điệu hoạt động vận động của cơ thể và thông qua nhận thức ngoại cảm về ánh sáng. Có một số khái niệm về điều hòa nhịp sinh học nội sinh: điều hòa di truyền, điều hòa liên quan đến màng tế bào. Hầu hết các nhà khoa học đều có xu hướng nghĩ về việc kiểm soát nhịp điệu đa gen. Được biết, không chỉ nhân mà cả tế bào chất của tế bào cũng tham gia vào việc điều hòa nhịp sinh học.
Vị trí trung tâm trong số các quá trình nhịp nhàng bị chiếm giữ bởi nhịp sinh học, có tầm quan trọng lớn nhất đối với cơ thể. Khái niệm nhịp sinh học (sinh học) được Halberg đưa ra vào năm 1959. Nhịp sinh học là sự biến đổi của nhịp sinh học có chu kỳ 24 giờ, xảy ra trong điều kiện không đổi và thuộc nhịp điệu chảy tự do. Đây là những nhịp điệu có chu kỳ không bị áp đặt bởi các điều kiện bên ngoài. Chúng là bẩm sinh, nội sinh, tức là. được xác định bởi các đặc tính của chính cơ thể đó. Thời gian của nhịp sinh học kéo dài 23-28 giờ ở thực vật, 23-25 ​​giờ ở động vật. Vì các sinh vật thường được tìm thấy trong một môi trường có những thay đổi theo chu kỳ về điều kiện của nó, nhịp điệu của các sinh vật bị kéo dài bởi những thay đổi này và trở thành hàng ngày.
Nhịp sinh học được tìm thấy ở tất cả các đại diện của vương quốc động vật và ở mọi cấp độ tổ chức - từ áp lực tế bào đến các mối quan hệ giữa các cá nhân. Nhiều thí nghiệm trên động vật đã chứng minh sự hiện diện của nhịp sinh học trong hoạt động vận động, nhiệt độ cơ thể và da, nhịp tim và nhịp thở, huyết áp và bài niệu. Hàm lượng của các chất khác nhau trong các mô và cơ quan, ví dụ như glucose, natri và kali trong máu, huyết tương và huyết thanh trong máu, hormone tăng trưởng, v.v., về cơ bản, tất cả các chỉ số nội tiết và huyết học, thần kinh đều có sự biến động hàng ngày. và các chỉ số cơ bắp dao động theo nhịp sinh học, hệ tim mạch, hô hấp và tiêu hóa. Trong nhịp điệu này, hàm lượng và hoạt động của hàng chục chất trong các mô và cơ quan khác nhau của cơ thể, trong máu, nước tiểu, mồ hôi, nước bọt, cường độ của quá trình trao đổi chất, cung cấp năng lượng và nhựa của tế bào, mô và cơ quan. Độ nhạy cảm của cơ thể với các yếu tố môi trường khác nhau và khả năng chịu tải chức năng đều có cùng nhịp sinh học. Tổng cộng, cho đến nay, khoảng 500 chức năng và quá trình liên quan đến nhịp sinh học đã được xác định ở người.
Nhịp sinh học của cơ thể - hàng ngày, hàng tháng, hàng năm - hầu như không thay đổi kể từ thời nguyên thủy và không thể theo kịp nhịp sống của cuộc sống hiện đại. Mỗi người đều có thể nhìn thấy rõ những đỉnh và đáy của hệ thống sống quan trọng nhất trong ngày. Nhịp sinh học quan trọng nhất có thể được ghi lại trong biểu đồ thời gian. Các chỉ số chính trong đó là nhiệt độ cơ thể, mạch, nhịp thở khi nghỉ ngơi và các chỉ số khác chỉ có thể được xác định với sự trợ giúp của bác sĩ chuyên khoa. Kiến thức về lịch trình thời gian bình thường của mỗi cá nhân cho phép bạn xác định mức độ nguy hiểm của bệnh tật, tổ chức các hoạt động phù hợp với khả năng của cơ thể và tránh gián đoạn công việc của cơ thể.
Công việc vất vả nhất phải được thực hiện trong những giờ mà hệ thống quan trọng nhất của cơ thể hoạt động ở cường độ tối đa. Nếu một người là “chim bồ câu”, thì hiệu suất cao nhất xảy ra vào lúc ba giờ chiều. Nếu bạn là “chim sơn ca” thì thời điểm cơ thể hoạt động mạnh nhất sẽ rơi vào buổi trưa. “Cú” được khuyến khích thực hiện công việc cường độ cao nhất vào lúc 5-6 giờ chiều.
Người ta đã nói nhiều về ảnh hưởng của chu kỳ hoạt động 11 năm của mặt trời đối với sinh quyển Trái đất. Nhưng không phải ai cũng biết về mối liên hệ mật thiết tồn tại giữa các pha của chu kỳ mặt trời và dữ liệu nhân trắc học của giới trẻ. Các nhà nghiên cứu ở Kyiv đã tiến hành phân tích thống kê về cân nặng và chiều cao cơ thể của những nam thanh niên đến trạm nhập ngũ. Hóa ra gia tốc rất dễ bị ảnh hưởng bởi chu kỳ mặt trời: xu hướng tăng được điều biến bởi các sóng đồng bộ với chu kỳ “đảo ngược cực” của từ trường mặt trời (và đây là chu kỳ kép 11 năm, tức là 22 năm). ). Nhân tiện, người ta đã xác định được những khoảng thời gian dài hơn trong hoạt động của Mặt trời, kéo dài vài thế kỷ.
Nghiên cứu về các nhịp điệu nhiều ngày khác (khoảng một tháng, hàng năm, v.v.), cảm biến thời gian đối với những thay đổi định kỳ trong tự nhiên như sự thay đổi của các mùa, chu kỳ mặt trăng, v.v., cũng có tầm quan trọng thực tiễn rất lớn.3
1.2 Ảnh hưởng của nhịp sinh học đến con người
Khi hiểu biết về nhịp sinh học cơ bản, chúng ta có thể xem xét ảnh hưởng của nhịp sinh học đến khả năng làm việc của một người.
Nhịp điệu tuần hoàn (tuần hoàn) được gọi là nhịp điệu tương ứng với sự thay đổi của các mùa, nghĩa là hàng năm hoặc theo mùa, hãy nhớ rằng những nhịp điệu này, giống như nhịp sinh học, không được phân biệt bằng sự ổn định thời kỳ cứng nhắc. Những nhịp điệu này được gây ra bởi sự quay của Trái đất quanh Mặt trời. Nhịp điệu theo mùa được hình thành trong quá trình chọn lọc tự nhiên và ăn sâu vào cấu trúc tự nhiên của cơ thể. Mùa xuân là thời điểm khá khó khăn trong năm, nhiều vụ tự tử xảy ra vào mùa xuân; trầm cảm thường xảy ra ở những người có tâm lý không cân bằng. Mùa thu là mùa lý tưởng nhất trong năm của con người. Nhịp điệu hàng năm là đặc trưng của tất cả các chức năng sinh lý và tinh thần. Tính hưng phấn về tinh thần và cơ bắp ở con người cao hơn vào mùa xuân và đầu mùa hè; vào mùa đông thì thấp hơn nhiều. Sự trao đổi chất, huyết áp và nhịp tim thay đổi đáng kể: nó trở nên ít thường xuyên hơn vào mùa xuân và mùa thu và trở nên thường xuyên hơn vào mùa đông và mùa hè. Hiệu suất của con người thay đổi theo nhịp độ hàng năm; vào mùa thu là lớn nhất. Vì vậy, mùa thu chắc chắn là thời điểm tốt để hiện thực hóa những ý tưởng sáng tạo. Mùa hè được sử dụng tốt nhất để rèn luyện sức bền và rèn luyện sức bền.
Hãy xem xét ảnh hưởng của chu kỳ hàng tháng, hàng tuần và hàng ngày đến hoạt động của cơ thể con người.
Chu kỳ hàng tháng, không giống như chu kỳ hàng tuần, tồn tại một cách khách quan trong tự nhiên xung quanh chúng ta. Đây được gọi là tháng thiên văn - 27 1/3 ngày - thời kỳ Mặt trăng quay quanh Trái đất và 29 1/2 ngày - tháng giao hội - thời gian từ trăng non này đến trăng non tiếp theo. Tất cả các chu kỳ hàng tháng theo cách này hay cách khác đều có liên quan đến nhịp điệu của hoạt động tình dục. Đồng thời, các chu kỳ hàng tháng ảnh hưởng đến toàn bộ cơ thể quyết định sự ổn định cao hơn của cơ thể phụ nữ, vì chế độ dao động ở phụ nữ rèn luyện hệ thống và chức năng sinh lý của họ, khiến họ ổn định hơn.
Chúng ta biết rõ rằng tác động chính của Mặt trăng lên Trái đất gắn liền với sự tương tác giữa khối lượng của chúng (định luật vạn vật hấp dẫn), biểu hiện dưới dạng lên xuống của dòng chảy ở sông và biển, cũng như với sự che chắn của Mặt trăng. Trái Đất bởi Mặt Trăng từ bức xạ điện từ của Mặt Trời hoặc một dòng chảy bổ sung dưới dạng ánh sáng phản xạ. Điều quan trọng cần biết và tính đến đối với bệnh nhân tăng huyết áp và hạ huyết áp. Vì vậy, bệnh nhân tăng huyết áp nên cẩn thận với ngày trăng tròn, khi máu dồn lên đầu nhiều nhất có thể, còn bệnh nhân hạ huyết áp nên đề phòng trăng non, khi máu dồn về chân. Trong quá trình chuyển đổi các pha mặt trăng, cần phải nghỉ làm để bổ sung sức lực, cũng như nghỉ làm trong thời gian ngắn ở đỉnh điểm của các pha.
Vì vậy, nên lập kế hoạch khối lượng công việc của mình trong chu kỳ hàng tháng phù hợp với nhịp sinh học, bởi vì vào những ngày quan trọng của chu kỳ, hiệu suất giảm và sức khỏe tổng thể của cơ thể trở nên tồi tệ hơn.
Trong nhịp điệu hàng tuần, thành phần xã hội (ngoại sinh) được nhấn mạnh - nhịp điệu làm việc và nghỉ ngơi hàng tuần, theo đó các chức năng chức năng của cơ thể chúng ta thay đổi.
Động lực của hiệu suất bị ảnh hưởng bởi nhịp điệu hàng tuần: vào thứ Hai, công việc bắt đầu sau cuối tuần, hiệu suất tối đa được quan sát vào giữa tuần và đến thứ Sáu, sự mệt mỏi tích tụ, mệt mỏi và hiệu suất giảm. Vì vậy, vào thứ Hai và thứ Sáu, khối lượng công việc phải giảm bớt để bù đắp cho những ngày làm việc khác. Nhịp sinh học hàng tuần không chỉ phụ thuộc vào các quá trình sinh lý mà cả các quá trình tinh thần, hay đúng hơn là quá trình tổng thể của cả hai. Đó là lý do tại sao một thói quen đặc biệt thành công lại là thói quen trong đó hoạt động thể chất và trí tuệ của một người luân phiên được nâng cao. Nhịp điệu hàng tuần sắp xếp hợp lý hoạt động làm việc, điều chỉnh nó phù hợp với khả năng thể chất và nhu cầu của cơ thể. Nhịp điệu này không phải ngẫu nhiên, và cuộc chiến chống lại nó là cuộc chiến của một người chống lại những quy luật của chính mình, nhưng chưa được biết đến.
Tất nhiên, bạn không thể sống theo một lịch trình chặt chẽ, nhưng bạn hoàn toàn có thể tính đến những đặc thù của từng ngày và kiểm soát bản thân theo đó. Khi phân bổ khối lượng công việc của bạn, hãy cân nhắc những điều sau:
a) không lập kế hoạch lao động vào thứ Hai. Thứ Hai là ngày của xung đột, đau tim và đột quỵ;
b) ngày hành động tích cực - Thứ Ba, Thứ Tư, Thứ Năm;
c) Thứ sáu là một ngày bình tĩnh, làm việc thường ngày, không đòi hỏi căng thẳng, áp lực.
Sự thay đổi của ngày đêm và các mùa dẫn đến hoạt động của các cơ quan trong con người cũng thay đổi nhịp nhàng. Chu kỳ hàng ngày là một trong những chu kỳ chính ảnh hưởng đến hiệu suất của con người.
Sức khỏe của một người phần lớn phụ thuộc vào chế độ làm việc và nghỉ ngơi tương ứng với nhịp sinh học của cá nhân người đó như thế nào. Việc kích hoạt các cơ quan phụ thuộc vào đồng hồ sinh học bên trong. Khi cơ thể bị kích thích về mặt năng lượng, các cơ quan chính sẽ tương tác, điều chỉnh lẫn nhau và với những thay đổi của môi trường. Toàn bộ chu trình kích thích năng lượng của các cơ quan được hoàn thành trong khoảng 24 giờ. Hơn nữa, hoạt động tối đa của các cơ quan kéo dài khoảng hai giờ. Đó là thời điểm các cơ quan của con người có khả năng đáp ứng tốt hơn với tác dụng chữa bệnh.
Dưới đây là thời gian hoạt động tối đa của một người trong nhịp sinh học hàng ngày của mình:
gan - từ 1 đến 3 giờ sáng;
phổi - từ 3 đến 5 giờ sáng;
đại tràng - từ 5 đến 7 giờ sáng;
dạ dày - từ 7 đến 9 giờ sáng;
lá lách và tuyến tụy - từ 9 đến 11 giờ sáng;
trái tim - từ 11 giờ sáng đến 1 giờ chiều;
ruột non - từ 13 đến 15 giờ trong ngày;
bàng quang - từ 15 đến 17 giờ trong ngày;
thận - từ 17 đến 19 giờ tối;
cơ quan tuần hoàn, cơ quan sinh dục - từ 19 đến 21 giờ chiều;
cơ quan sinh nhiệt - từ 21 đến 23 giờ đêm;
túi mật - từ 23 đến 1 giờ sáng. 4
Chương II Chu trình sinh học
2.1 Khái niệm về chu trình sinh học
Chu kỳ sinh học, sự lặp lại nhịp nhàng của các hiện tượng sinh học trong quần thể sinh vật (quần thể, quần thể sinh học), đóng vai trò thích ứng với những thay đổi mang tính chu kỳ trong điều kiện tồn tại của chúng. Chu trình sinh học được bao hàm trong một khái niệm tổng quát hơn - chu trình sinh học, bao gồm tất cả các hiện tượng sinh học lặp đi lặp lại một cách nhịp nhàng. Chu kỳ sinh học có thể là hàng ngày, theo mùa (hàng năm) hoặc lâu năm. Chu kỳ sinh học hàng ngày được thể hiện ở sự biến động đều đặn về các hiện tượng sinh lý và tập tính của động vật trong ngày. Chúng dựa trên các cơ chế tự động được điều chỉnh bởi tác động của các yếu tố bên ngoài - sự dao động hàng ngày về ánh sáng, nhiệt độ, độ ẩm, v.v. Các chu kỳ sinh học theo mùa dựa trên những thay đổi trao đổi chất giống nhau, được điều chỉnh ở động vật bởi hormone. Trong các mùa khác nhau, trạng thái và hành vi của các sinh vật trong quần thể hoặc biocenosis thay đổi: sự tích tụ (tiêu thụ) chất dự trữ xảy ra, sự thay đổi của lớp vỏ xảy ra, sinh sản, di cư, ngủ đông và các hiện tượng theo mùa khác bắt đầu (kết thúc). Phần lớn được tự động hóa, những hiện tượng này được khắc phục nhờ các tác động bên ngoài (điều kiện thời tiết, nguồn cung cấp thực phẩm, v.v.). Các chu kỳ sinh học dài hạn được xác định bởi những biến động mang tính chu kỳ của khí hậu và các điều kiện sống khác (do những thay đổi trong hoạt động của mặt trời và các yếu tố vũ trụ hoặc hành tinh khác); Các chu kỳ sinh học như vậy xảy ra trong các quần thể và quần thể sinh học và được biểu hiện bằng những biến động trong quá trình sinh sản và số lượng các loài riêng lẻ, trong sự phân tán của một quần thể đến những nơi mới hoặc sự tuyệt chủng của một phần quần thể đó. Những hiện tượng này là kết quả tổng hợp của những thay đổi mang tính chu kỳ về quần thể và quần thể sinh học cũng như những biến động về điều kiện tồn tại của chúng, chủ yếu là khí hậu.5
2.2 Lý thuyết “ba chu kỳ”
Nhà tâm lý học người Áo G. Svoboda, bác sĩ người Đức W. Fiss và kỹ sư người Áo A. Telcher vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 đã tạo ra lý thuyết nổi tiếng về ba chu kỳ, theo đó một người có những chu kỳ đặc biệt. : 23 - hàng ngày (thể chất), 28 - hàng ngày (tình cảm) và 33 ngày (trí tuệ). Thái độ đối với cô ấy đang gây tranh cãi.
Tóm tắt ngắn gọn về khái niệm này:

Tài liệu tham khảo

Danh sách tài liệu được sử dụng:

1. Detari L., Kartsash V. Nhịp sinh học. – M.: Mir, 2004.
2. Kupriyanovich L.I. Nhịp sinh học và giấc ngủ. // Và. Câu hỏi tâm lý học, 2000 số 5
3. Mazhkenov S.A. Lý thuyết về nhịp sinh học của con người. // Tạp chí Tâm lý học, 2001 số 2
4. Sergeev D. Cú và chim sơn ca // con cái. Ogonyok, 2002 số 33
5. Winfrey A. Thời gian theo đồng hồ sinh học. - M., 1990.

Hãy nghiên cứu kỹ nội dung và các đoạn của tác phẩm. Tiền cho tác phẩm đã mua sẽ không được trả lại do tác phẩm không đáp ứng yêu cầu của bạn hoặc là tác phẩm duy nhất.

* Loại công việc có tính chất đánh giá phù hợp với các thông số định tính và định lượng của tài liệu được cung cấp. Tài liệu này, không phải toàn bộ hay bất kỳ phần nào, là một công trình khoa học đã hoàn thiện, công trình thẩm định cuối cùng, báo cáo khoa học hoặc công trình khác do hệ thống chứng nhận khoa học nhà nước cung cấp hoặc cần thiết để vượt qua chứng nhận trung cấp hoặc cuối cùng. Tài liệu này là kết quả chủ quan của quá trình xử lý, cấu trúc và định dạng thông tin do tác giả thu thập và trước hết được sử dụng làm nguồn để chuẩn bị độc lập công việc về chủ đề này.

Từ lâu, người ta đã lưu ý rằng tất cả sự sống trên Trái đất đều tuân theo những nhịp điệu nhất định được thiết lập bởi các quá trình toàn cầu. Đây là chuyển động quay hàng ngày của hành tinh quanh trục của nó và chuyển động của nó dọc theo quỹ đạo mặt trời. Các sinh vật sống bằng cách nào đó cảm nhận được thời gian và hành vi của chúng phụ thuộc vào dòng chảy của nó. Điều này được thể hiện ở sự xen kẽ giữa các giai đoạn hoạt động và ngủ ở động vật, trong việc nở và đóng hoa ở thực vật. Mỗi mùa xuân, các loài chim di cư quay trở lại nơi làm tổ, ấp con và di cư đến những vùng ấm áp hơn để nghỉ đông.

Đồng hồ sinh học là gì?

Nhịp điệu của mọi quá trình sống là đặc tính vốn có của tất cả cư dân trên hành tinh chúng ta. Ví dụ, roi đơn bào ở biển phát sáng vào ban đêm. Không rõ tại sao họ làm điều này. Nhưng vào ban ngày chúng không phát sáng. Flagellates có được đặc tính này trong quá trình tiến hóa.

Mọi sinh vật sống trên Trái đất - cả thực vật và động vật - đều có đồng hồ bên trong. Chúng xác định tần suất hoạt động của sự sống, gắn liền với độ dài của ngày trên trái đất. Đồng hồ sinh học này điều chỉnh hoạt động của nó theo tần số ngày và đêm; nó không phụ thuộc vào sự thay đổi nhiệt độ. Ngoài chu kỳ hàng ngày còn có chu kỳ theo mùa (hàng năm) và âm lịch.

Đồng hồ sinh học ở một mức độ nào đó là một khái niệm thông thường, ngụ ý khả năng của các sinh vật sống điều hướng theo thời gian. Đặc tính này vốn có ở họ ở cấp độ di truyền và được di truyền.

Nghiên cứu cơ chế đồng hồ sinh học

Trong một thời gian dài, tính nhịp nhàng của các quá trình sống của sinh vật sống được giải thích là do tính nhịp nhàng của những thay đổi trong điều kiện môi trường: ánh sáng, độ ẩm, nhiệt độ, áp suất khí quyển và thậm chí cả cường độ bức xạ vũ trụ. Tuy nhiên, những thí nghiệm đơn giản đã chỉ ra rằng đồng hồ sinh học vẫn hoạt động bất chấp những thay đổi của điều kiện bên ngoài.

Ngày nay người ta biết rằng chúng có mặt trong mọi tế bào. Trong các sinh vật phức tạp, đồng hồ tạo thành một hệ thống phân cấp phức tạp. Điều này là cần thiết để hoạt động tổng thể. Nếu bất kỳ cơ quan và mô nào không được phối hợp kịp thời sẽ phát sinh nhiều loại bệnh tật. Đồng hồ bên trong là nội sinh, tức là nó có tính chất bên trong và được điều chỉnh bởi các tín hiệu từ bên ngoài. Chúng ta còn biết gì nữa?

Đồng hồ sinh học được di truyền. Trong những năm gần đây, bằng chứng về thực tế này đã được tìm thấy. Tế bào có gen đồng hồ. Chúng có thể bị đột biến và chọn lọc tự nhiên. Điều này là cần thiết để phối hợp các quá trình sống với vòng quay hàng ngày của Trái đất. Vì tỷ lệ độ dài ngày và đêm trong năm không giống nhau ở các vĩ độ khác nhau nên cũng cần có đồng hồ để thích ứng với sự thay đổi của các mùa. Phải xét xem ngày đêm tăng hay giảm. Không có cách nào khác để phân biệt giữa mùa xuân và mùa thu.

Bằng cách nghiên cứu đồng hồ sinh học của thực vật, các nhà khoa học đã phát hiện ra cơ chế giúp chúng thích ứng với sự thay đổi độ dài ngày. Điều này xảy ra với sự tham gia của các chất điều chỉnh phytochrome đặc biệt. Cơ chế này hoạt động như thế nào? Enzim phytochrome tồn tại ở hai dạng, thay đổi từ dạng này sang dạng khác tùy thuộc vào thời gian trong ngày. Kết quả là một chiếc đồng hồ được điều chỉnh bởi các tín hiệu bên ngoài. Tất cả các quá trình ở thực vật - sinh trưởng, ra hoa - đều phụ thuộc vào nồng độ enzyme phytochrome.

Cơ chế của đồng hồ nội bào vẫn chưa được nghiên cứu đầy đủ nhưng phần lớn đã được nghiên cứu.

Nhịp sinh học trong cơ thể con người

Những thay đổi định kỳ về cường độ của các quá trình sinh học có liên quan đến sự xen kẽ giữa ngày và đêm. Những nhịp điệu này được gọi là sinh học hoặc sinh học. Tần suất của chúng là khoảng 24 giờ. Mặc dù nhịp sinh học có liên quan đến các quá trình xảy ra bên ngoài cơ thể nhưng chúng có nguồn gốc nội sinh.

Một người không có các cơ quan hoặc chức năng sinh lý không tuân theo chu kỳ hàng ngày. Ngày nay có hơn 300 được biết đến.

Đồng hồ sinh học của con người điều chỉnh các quá trình sau theo nhịp sinh học:

Nhịp tim và nhịp thở;

Tiêu thụ oxy của cơ thể;

Nhu động ruột;

Cường độ của các tuyến;

Thay đổi giấc ngủ và nghỉ ngơi.

Đây chỉ là những biểu hiện chính.

Nhịp điệu của các chức năng sinh lý xảy ra ở mọi cấp độ - từ những thay đổi bên trong tế bào đến các phản ứng ở cấp độ cơ thể. Các thí nghiệm trong những năm gần đây đã chỉ ra rằng nhịp sinh học dựa trên các quá trình nội sinh, tự duy trì. Đồng hồ sinh học của con người được thiết lập để dao động cứ sau 24 giờ. Chúng gắn liền với những thay đổi của môi trường. Tiếng tích tắc của đồng hồ sinh học được đồng bộ hóa với một số thay đổi này. Đặc trưng nhất của chúng là sự luân phiên giữa ngày và đêm và sự dao động nhiệt độ trong ngày.

Người ta tin rằng ở các sinh vật bậc cao, đồng hồ chính nằm trong não ở nhân siêu âm của đồi thị. Các sợi thần kinh từ dây thần kinh thị giác dẫn đến nó, và hormone melatonin, do tuyến tùng sản xuất, được mang theo máu, cùng với các hormone khác. Đây là cơ quan từng là con mắt thứ ba của loài bò sát cổ đại và vẫn giữ chức năng điều chỉnh nhịp sinh học.

Đồng hồ sinh học của các cơ quan

Tất cả các quá trình sinh lý trong cơ thể con người đều diễn ra theo một chu kỳ nhất định. Nhiệt độ, áp suất và nồng độ đường trong máu thay đổi.

Các cơ quan của con người tuân theo nhịp sinh học. Trong suốt 24 giờ, chức năng của chúng luân phiên giữa các giai đoạn tăng và giảm. Nghĩa là, đồng thời, trong 2 giờ, cơ quan này hoạt động đặc biệt hiệu quả, sau đó nó bước vào giai đoạn thư giãn. Lúc này, cơ quan được nghỉ ngơi và hồi phục. Giai đoạn này cũng kéo dài 2 giờ.

Ví dụ, giai đoạn hoạt động của dạ dày tăng lên xảy ra từ 7 đến 9 giờ, sau đó là giai đoạn giảm dần từ 9 đến 11 giờ. Lá lách và tuyến tụy hoạt động từ 9 đến 11 giờ và nghỉ ngơi từ 11 đến 13 giờ. Đối với tim, những khoảng thời gian này xảy ra vào lúc 11-13 giờ và 13-15 giờ. Bàng quang có giai đoạn hoạt động từ 15 đến 17, nghỉ ngơi và nghỉ ngơi - từ 17 đến 19.

Đồng hồ sinh học của các cơ quan là một trong những cơ chế cho phép cư dân trên Trái đất thích nghi với nhịp sinh học qua hàng triệu năm tiến hóa. Nhưng nền văn minh nhân tạo đang dần phá hủy nhịp điệu này. Nghiên cứu cho thấy rất dễ làm mất cân bằng đồng hồ sinh học của cơ thể. Chỉ cần thay đổi hoàn toàn chế độ ăn uống của bạn là đủ. Ví dụ, bắt đầu ăn tối vào lúc nửa đêm. Vì vậy, một chế độ ăn kiêng nghiêm ngặt là một nguyên tắc cơ bản. Điều đặc biệt quan trọng là phải quan sát nó từ khi còn nhỏ, khi đồng hồ sinh học của cơ thể con người “lên dây cót”. Tuổi thọ trực tiếp phụ thuộc vào điều này.

Niên đại học

Đây là một ngành khoa học mới nổi gần đây nhằm nghiên cứu những thay đổi liên quan đến tuổi tác trong nhịp sinh học xảy ra trong cơ thể con người. Chronogerontology phát sinh ở sự giao thoa của hai ngành khoa học - niên đại học và lão khoa học.

Một trong những đối tượng nghiên cứu là cơ chế hoạt động của cái gọi là “đồng hồ sinh học lớn”. Thuật ngữ này lần đầu tiên được đưa vào lưu hành bởi nhà khoa học xuất sắc V. M. Dilman.

“Đồng hồ sinh học lớn” là một khái niệm khá tương đối. Đúng hơn, nó là một mô hình của quá trình lão hóa xảy ra trong cơ thể. Nó cung cấp sự hiểu biết về mối quan hệ giữa lối sống, sở thích ăn uống và tuổi sinh học thực tế của một người. Đồng hồ này theo dõi tuổi thọ. Chúng ghi lại quá trình tích lũy những thay đổi trong cơ thể con người từ khi sinh ra cho đến khi chết.

Quá trình của đồng hồ sinh học lớn không đồng đều. Họ hoặc đang vội hoặc đang tụt lại phía sau. Sự tiến bộ của họ bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Họ rút ngắn hoặc kéo dài cuộc sống.

Nguyên lý hoạt động của đồng hồ sinh học lớn là chúng không đo được các khoảng thời gian. Họ đo lường nhịp điệu của các quá trình, hay chính xác hơn là sự mất đi của nó theo tuổi tác.

Nghiên cứu theo hướng này có thể giúp giải quyết vấn đề chính của y học - loại bỏ các bệnh lão hóa, mà ngày nay là trở ngại chính để đạt đến giới hạn loài của cuộc sống con người. Bây giờ con số này được ước tính là 120 năm.

Mơ

Nhịp điệu bên trong cơ thể điều chỉnh tất cả các quá trình quan trọng. Thời điểm đi ngủ và thức dậy, thời gian ngủ - “con mắt thứ ba” - đồi thị - chịu trách nhiệm về mọi thứ. Người ta đã chứng minh rằng phần não này chịu trách nhiệm sản xuất melatonin, một loại hormone điều chỉnh nhịp sinh học của con người. Mức độ của nó phụ thuộc vào nhịp sống hàng ngày và được điều chỉnh bởi sự chiếu sáng của võng mạc. Với sự thay đổi cường độ ánh sáng, nồng độ melatonin tăng hoặc giảm.

Cơ chế ngủ rất tinh tế và dễ bị tổn thương. Sự gián đoạn sự xen kẽ giữa giấc ngủ và sự tỉnh táo vốn có của con người về bản chất sẽ gây ra tác hại nghiêm trọng cho sức khỏe. Do đó, làm việc theo ca liên tục, bao gồm làm việc vào ban đêm, có liên quan đến nguy cơ mắc các bệnh cao hơn như tiểu đường loại 2, đau tim và ung thư.

Trong giấc ngủ, một người hoàn toàn thư giãn. Tất cả các cơ quan đều nghỉ ngơi, chỉ có não tiếp tục hoạt động, hệ thống hóa thông tin nhận được trong ngày.

Giảm thời gian ngủ

Nền văn minh có những điều chỉnh riêng cho cuộc sống. Bằng cách nghiên cứu đồng hồ sinh học của giấc ngủ, các nhà khoa học phát hiện ra rằng người hiện đại ngủ ít hơn 1,5 giờ so với người ở thế kỷ 19. Tại sao việc giảm thời gian nghỉ ngơi ban đêm lại nguy hiểm?

Sự gián đoạn nhịp điệu tự nhiên của giấc ngủ và sự thức giấc xen kẽ dẫn đến trục trặc và rối loạn hoạt động của các hệ thống quan trọng của cơ thể con người: miễn dịch, tim mạch, nội tiết. Thiếu ngủ dẫn đến trọng lượng cơ thể dư thừa và ảnh hưởng đến thị lực. Một người bắt đầu cảm thấy khó chịu ở mắt, độ rõ của hình ảnh bị suy giảm và có nguy cơ mắc một căn bệnh nghiêm trọng - bệnh tăng nhãn áp.

Thiếu ngủ gây ra sự gián đoạn hoạt động của hệ thống nội tiết của con người, do đó làm tăng nguy cơ mắc một căn bệnh nghiêm trọng - bệnh tiểu đường.

Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra một mô hình thú vị: tuổi thọ dài hơn ở những người ngủ từ 6,5 đến 7,5 giờ. Cả việc giảm và tăng thời gian ngủ đều dẫn đến giảm tuổi thọ.

Đồng hồ sinh học và sức khỏe phụ nữ

Nhiều nghiên cứu đã được dành cho vấn đề này. Đồng hồ sinh học của người phụ nữ là khả năng sinh con của cơ thể. Có một thuật ngữ khác - khả năng sinh sản. Chúng ta đang nói về giới hạn độ tuổi thuận lợi cho việc sinh con.

Cách đây vài chục năm, đồng hồ đã chỉ mốc ba mươi năm. Người ta tin rằng việc nhận mình là mẹ của giới tính công bằng sau độ tuổi này có liên quan đến nguy cơ đối với sức khỏe của người phụ nữ và đứa con trong bụng của họ.

Bây giờ tình hình đã thay đổi. Số phụ nữ mang thai lần đầu ở độ tuổi từ 30 đến 39 tăng đáng kể - 2,5 lần và những người thực hiện điều này sau 40 tuổi tăng 50%.

Tuy nhiên, các chuyên gia cho rằng 20-24 tuổi là độ tuổi thuận lợi để làm mẹ. Thông thường mong muốn có được một nền giáo dục và nhận ra bản thân trong lĩnh vực chuyên môn sẽ chiến thắng. Chỉ có một số phụ nữ chịu trách nhiệm nuôi con ở độ tuổi này. Tuổi dậy thì đi trước 10 năm so với sự trưởng thành về mặt cảm xúc. Vì vậy, hầu hết các chuyên gia đều có xu hướng tin rằng đối với một phụ nữ hiện đại, thời điểm sinh con tối ưu là 35 tuổi. Ngày nay họ không còn nằm trong nhóm được gọi là rủi ro nữa.

Đồng hồ sinh học và y học

Phản ứng của cơ thể con người trước những ảnh hưởng khác nhau phụ thuộc vào giai đoạn của nhịp sinh học. Vì vậy, nhịp sinh học có vai trò quan trọng trong y học, đặc biệt trong chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh. Vì vậy, tác dụng của thuốc phụ thuộc vào giai đoạn của nhịp sinh học. Ví dụ, khi điều trị răng, tác dụng giảm đau đạt tối đa từ 12 đến 18 giờ.

Chronopharmacology nghiên cứu những thay đổi về độ nhạy cảm của cơ thể con người với thuốc. Dựa trên thông tin về nhịp sinh học hàng ngày, các chế độ dùng thuốc hiệu quả nhất được phát triển.

Ví dụ, sự dao động huyết áp thuần túy của từng cá nhân đòi hỏi phải xem xét yếu tố này khi dùng thuốc điều trị tăng huyết áp và thiếu máu cục bộ. Vì vậy, để tránh cơn nguy kịch, người có nguy cơ nên uống thuốc vào buổi tối, lúc cơ thể dễ bị tổn thương nhất.

Ngoài việc nhịp sinh học của cơ thể con người ảnh hưởng đến tác dụng của việc dùng thuốc, rối loạn nhịp sinh học có thể gây ra nhiều bệnh khác nhau. Chúng thuộc về cái gọi là bệnh năng động.

Mất đồng bộ và cách phòng ngừa

Ánh sáng ban ngày có tầm quan trọng lớn đối với sức khỏe con người. Chính ánh sáng mặt trời mang lại sự đồng bộ hóa tự nhiên của nhịp sinh học. Nếu ánh sáng không đủ, như xảy ra vào mùa đông, sẽ xảy ra lỗi. Đây có thể là nguyên nhân gây ra nhiều bệnh tật. Tinh thần (trạng thái trầm cảm) và thể chất (suy giảm khả năng miễn dịch nói chung, suy nhược, v.v.) phát triển. Nguyên nhân của những rối loạn này nằm ở sự mất đồng bộ.

Sự mất đồng bộ xảy ra khi đồng hồ sinh học của cơ thể con người gặp trục trặc. Những lý do có thể khác nhau. Mất đồng bộ xảy ra khi thay đổi múi giờ trong thời gian dài, trong giai đoạn thích ứng khi chuyển sang thời gian chuyển sang mùa đông (mùa hè), khi làm việc theo ca, nghiện rượu và ăn uống không điều độ. Điều này thể hiện ở tình trạng rối loạn giấc ngủ, đau nửa đầu, giảm khả năng chú ý và tập trung. Kết quả là sự thờ ơ và trầm cảm có thể xảy ra. Đối với người lớn tuổi, việc thích nghi khó khăn hơn và họ phải mất nhiều thời gian hơn.

Để ngăn ngừa tình trạng mất đồng bộ và điều chỉnh nhịp điệu cơ thể, các chất được sử dụng có thể ảnh hưởng đến các giai đoạn của nhịp sinh học. Chúng được gọi là chronobis. Chúng được tìm thấy trong cây thuốc.

Đồng hồ sinh học có khả năng điều chỉnh tốt nhờ sự trợ giúp của âm nhạc. Nó giúp tăng năng suất lao động khi thực hiện những công việc đơn điệu. Rối loạn giấc ngủ và các bệnh tâm thần kinh cũng được điều trị bằng âm nhạc.

Nhịp điệu trong mọi việc chính là cách nâng cao chất lượng cuộc sống.

Ý nghĩa thực tiễn của nhịp sinh học

Đồng hồ sinh học là chủ đề của nghiên cứu khoa học nghiêm túc. Khách hàng của họ bao gồm nhiều thành phần của nền kinh tế. Kết quả nghiên cứu nhịp sinh học của sinh vật sống được ứng dụng thành công vào thực tế.

Kiến thức về nhịp sống của vật nuôi và cây trồng giúp tăng hiệu quả sản xuất nông nghiệp. Thợ săn và ngư dân sử dụng kiến ​​thức này.

Khoa học y tế tính đến những biến động hàng ngày trong các quá trình sinh lý trong cơ thể. Hiệu quả của việc dùng thuốc, can thiệp phẫu thuật, thực hiện các thủ tục và thao tác y tế trực tiếp phụ thuộc vào đồng hồ sinh học của các cơ quan và hệ thống.

Thành tựu của nhịp sinh học từ lâu đã được ứng dụng trong việc tổ chức chế độ làm việc và nghỉ ngơi của phi hành đoàn trên máy bay. Công việc của họ liên quan đến việc vượt qua nhiều múi giờ trong một chuyến bay. Việc loại bỏ những tác động xấu của yếu tố này là rất quan trọng để duy trì sức khỏe của phi hành đoàn hàng không.

Khó có thể thực hiện được nếu không có thành tựu về nhịp sinh học trong y học vũ trụ, đặc biệt là khi chuẩn bị cho những chuyến bay dài. Những kế hoạch hoành tráng sâu rộng nhằm tạo ra các khu định cư của con người trên Sao Hỏa dường như sẽ không thể thực hiện được nếu không nghiên cứu những đặc thù về hoạt động của đồng hồ sinh học của con người trong điều kiện của hành tinh này.

Có thể giảm tốc độ và tăng tốc được không? thời gian sinh học? Các nhà sinh học đã phần nào có thể làm chậm nó lại. Chỉ cần làm mát cơ thể là đủ, sinh vật sống sẽ giảm tốc độ, thậm chí dừng hẳn, nhưng khi tăng lên, chúng sẽ khôi phục lại nhịp điệu bình thường. Các nhà khoa học từ lâu đã nghĩ đến việc làm thế nào để dừng đồng hồ sinh học của các phi hành gia trong một khoảng thời gian nhất định. Ở trạng thái này, chúng có thể đến được những hành tinh xa nhất, gần như không bị lão hóa trong suốt hành trình. Nhưng việc tăng tốc thời gian sinh học vẫn khó khăn hơn nhiều.

Làm thế nào để tập trung thời gian sinh học? Các nhà khoa học sinh học đã xác định rằng các chất đặc biệt gọi là chất kích thích sinh học đóng vai trò như một loại chất tập trung thời gian sinh học. Cơ chế của đồng hồ sinh học rõ ràng là giống nhau ở tất cả các sinh vật, ngoại trừ vi khuẩn, chúng hoàn toàn không “có được” đồng hồ. Nhưng liệu các quá trình sống có xảy ra với tốc độ như nhau ở sinh vật đơn bào và đa bào không? Rốt cuộc, đối với một số người, cuộc sống kéo dài một ngày, đối với những người khác - một thế kỷ.

Đây là luân trùng - một sinh vật cực nhỏ nhưng đa bào. Một số loài chỉ sống được một tuần. Trong tuần này, luân trùng có thời gian để lớn lên và già đi. Vậy thời gian sinh học trôi qua như thế nào ở loài luân trùng này, giống như ở người hay nhanh hơn 3 nghìn lần?

Chính thiên nhiên đã mang đến cho nhà nghiên cứu một thiết bị cho phép anh ta theo dõi thời gian sinh học trôi qua trong một sinh vật sống mà không trực tiếp xâm nhập vào cuộc sống của nó và không làm gián đoạn các mối quan hệ trong cấu trúc của nó. Thiết bị này chính là quá trình phân chia. Tốc độ phân chia của nó gián tiếp nói lên cả quá trình trao đổi chất bên trong nó và thời gian nó sống. Sự phân chia tế bào còn cung cấp nhiều thông tin quan trọng hơn - nơi đặt cơ chế kiểm soát dòng thời gian sinh học trong cơ thể sống.

Thoạt nhìn, có vẻ hơi kỳ lạ khi một con voi, một người, một con chuột và các động vật có vú khác, vốn khác nhau rất nhiều về kích thước và tuổi thọ, lại bước những bước đầu tiên trên đường đời với tốc độ như nhau.

Nếu chúng ta xem xét những bước phát triển đầu tiên của cuộc sống từ một tế bào và so sánh chuột và voi, thì hóa ra voi sống được 60 năm, chuột - 2-3 năm. Sự phát triển phôi ở chuột là 21 ngày và ở voi là 660, gần 2 năm. Mọi thứ bắt đầu cùng một lúc, nhưng kết thúc theo những cách khác nhau. Có lẽ thời gian sinh học của tế bào chuột ngay lập tức chạy nhanh hơn và phát triển nhanh hơn phôi voi vài lần? Không, điều đó không đúng. Cả chuột và voi con đều phát triển với tốc độ như nhau trong 7 ngày đầu tiên. Nhưng tại sao phôi thai voi và chuột lại có đồng hồ sinh học giống nhau trong tuần đầu tiên?

Hóa ra là trong thời kỳ này, hầu hết tất cả phôi của động vật có vú đều có đồng hồ sinh học được đặt thành “chó”. Cơ chế di truyền - gen điều chỉnh tốc độ tăng trưởng và trao đổi chất - không hoạt động vào thời điểm này.

Đầu tiên, phôi thu được khối lượng tế bào, sau đó các cơ quan khác nhau sẽ được xây dựng trong đó. Ngay khi quá trình xây dựng các cơ quan bắt đầu, điều đó giống như lò xo của đồng hồ bị lên dây cót. Mọi nhà máy bây giờ đều được thực hiện một cách cẩn thận và không hoàn toàn. Mọi hoạt động của đồng hồ sinh học đều nằm dưới sự kiểm soát của bộ máy di truyền, và cơ thể càng phát triển phức tạp thì gen tạo ra thông tin càng rõ ràng. Cơ thể bắt đầu chi phối hoạt động của đồng hồ sinh học, và hoạt động của các loại hormone khác nhau còn làm chậm thời gian sinh học hơn nữa. Ở một phôi thai có đồng hồ sinh học không bị hạn chế quá nhiều bởi bộ máy di truyền và ảnh hưởng của nội tiết tố, bởi vì nó chưa phát triển hệ thống nội tiết.

Có thể loại bỏ cái phanh thời gian khỏi một sinh vật trưởng thành và làm cho nó sống nhanh hơn không? Có lẽ có những chất tập trung thời gian, hay đơn giản và chính xác hơn là loại bỏ phanh thời gian? Toàn bộ mối nguy hiểm trong trường hợp này là do sự gián đoạn của đồng hồ sinh học. Sự tăng tốc của quá trình trao đổi chất và phân chia tế bào phải hài hòa và luôn trong giới hạn bình thường. Quá trình trao đổi chất trong tế bào sống luôn diễn ra với tốc độ chậm hơn một chút; tế bào có trữ lượng khá lớn đề phòng trường hợp nguy hiểm. Điều này có nghĩa là nếu bạn đưa ra tín hiệu nguy hiểm, tế bào sẽ loại bỏ một phần phanh tạm thời và tất cả các quá trình trong đó sẽ diễn ra với tốc độ tăng lên. Để làm được điều này, cần phải tác động trực tiếp đến các gen điều chỉnh tốc độ tương tác hóa học của các phân tử sinh học khổng lồ bên trong tế bào.

Làm thế nào bạn có thể cung cấp cho một tế bào một tín hiệu nguy hiểm? Trong quá trình tiến hóa, các tế bào của cơ thể đã phát triển một cơ chế nhận biết các sản phẩm phân hủy thu được từ các tế bào đau khổ ở lân cận. Vì các sinh vật sống có cơ chế phân tử giống nhau để nhận biết nguy hiểm nên khi có sự hiện diện của các sản phẩm phân hủy, đồng hồ sinh học của cả động vật và thực vật sẽ tăng tốc. Đó là lý do tại sao lá lô hội được để trong bóng tối hoặc mô động vật được giữ ở nhiệt độ 4 0 C trong vài ngày đã chứa các chất có thể đẩy nhanh quá trình trao đổi chất trong tế bào của cơ thể mà chúng sẽ được đưa vào.

Khi bắt đầu phát triển phôi thai, một người sống trong thời gian sinh học tăng tốc. Khi nó phát triển, thời gian sinh học chậm lại. Sau khi sinh, nó tiếp tục xảy ra nhanh hơn một chút so với người lớn. Khi con người già đi, dường như thời gian “đứng yên”. Chẳng phải cái phanh thời gian – gen thời gian – sẽ phát huy hết công suất ở đây sao?

khoảng thời gian thống nhất của một nhóm các quá trình sinh học có thể so sánh được của một sinh vật sống. Ý tưởng cho rằng bản chất của các sinh vật sống được xác định chủ yếu bởi tổ chức thời gian cụ thể của các quá trình xảy ra trong chúng đã được Karl Ernst von Baer1 thể hiện vào giữa thế kỷ 19. Một số nhà nghiên cứu đã cố gắng đưa vào sử dụng khoa học các khái niệm “thời gian sinh học” (V.I. Vernadsky), “thời gian sinh lý” (Leconte du Nouilly), “thời gian hữu cơ” (G. Backman). Tuy nhiên, sự phát triển chưa đầy đủ của học thuyết triết học về thời gian đã không cho phép chúng ta định nghĩa các khái niệm được đưa vào theo cách mà chúng có thể được sử dụng trong nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, giống như khái niệm “thời gian” được sử dụng trong vật lý. Người có hiểu biết đầy đủ nhất về thời gian sinh học là các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng nếu các giai đoạn của bất kỳ quá trình lặp lại nào của một sinh vật sống được sử dụng như một đơn vị thời gian giống hệt nhau thì có thể xác định được các mô hình phát triển cụ thể của nó. Những kết quả đặc biệt quan trọng dọc theo hướng nghiên cứu này đã được T.A. Detlaf1, người vào năm 1960, cùng với anh trai mình, nhà vật lý A. A. Detlaf, đã đưa ra đề xuất sử dụng khoảng thời gian của một chu kỳ phân bào của thời kỳ phân chia đồng bộ, do họ chỉ định, làm đơn vị đo thời gian khi nghiên cứu sự phát triển phôi của động vật biến nhiệt? và 0 nhận được theo sáng kiến ​​của A.A. Tên của Neifakh là "detlaf"2. T.A. Detlaff có phát triển một kỹ thuật tính thời gian phát triển của các sinh vật sống theo đơn vị thời gian sinh học không? và sử dụng nó 0 trong nghiên cứu nhiều loài động vật biến nhiệt3. Tuy nhiên, cho đến gần đây, câu hỏi vẫn còn bỏ ngỏ về tính hợp pháp của việc xác định các đơn vị thời lượng đó là đơn vị của một loại thời gian đặc biệt, vì là khoảng thời gian của các giai đoạn trong quá trình mang tính chu kỳ của sinh vật sống, chúng chịu sự biến động ngẫu nhiên, trong khi xuyên suốt Trong lịch sử phát triển của khái niệm thời gian, tính đồng nhất được coi là một trong những tính chất quan trọng nhất của thời gian. Phân tích khái niệm và tiêu chí về tính đồng nhất đã chỉ ra một cách thuyết phục rằng tính đồng nhất là một đặc tính tương quan của các quá trình vật chất được so sánh với nhau và về nguyên tắc, có thể tồn tại một tập hợp không giới hạn các lớp của các quá trình đồng nhất (CSP) thỏa mãn các tiêu chí về tính đồng nhất, mỗi tiêu chí trong lĩnh vực tương ứng của thực tế vật chất đều có tính chất đồng nhất và phù hợp để đưa ra các đơn vị thời lượng và phép đo thời gian thực tế1. Đồng thời, hóa ra CSP có thể tồn tại trong các hệ thống vật chất tổng thể, tích hợp cao như vậy, trong đó các quá trình vật chất được liên kết và liên hợp chặt chẽ đến mức chúng hoạt động như một dòng duy nhất, tăng tốc và giảm tốc đồng bộ và tỷ lệ dưới ảnh hưởng của nhiều yếu tố khác nhau. và, bao gồm cả các yếu tố thay đổi ngẫu nhiên. Các sinh vật sống chính xác là loại hệ thống này. Sự hiện diện của các loại quá trình sinh học có thể so sánh được trong các sinh vật sống được chứng minh bằng các nghiên cứu của T.A. Detlaff và các đồng nghiệp của cô. Họ phát hiện ra rằng với những thay đổi về nhiệt độ môi trường, thời gian của các giai đoạn phát triển phôi khác nhau của động vật biến nhiệt thay đổi tỷ lệ thuận và mô hình này có tính chất cơ bản, bao gồm các quá trình ở tất cả các cấp độ cấu trúc của tổ chức phôi. Theo ghi nhận của T.A. Detlaff, “... với sự thay đổi về nhiệt độ, thời gian của các quá trình có tính chất rất khác nhau và được thực hiện ở các cấp độ tổ chức khác nhau của cơ thể sẽ thay đổi theo tỷ lệ: nội bào (phân tử và siêu cấu trúc), tế bào (trong quá trình phân chia tế bào và sự khác biệt của chúng), ở cấp độ chuyển động hình thái, quá trình cảm ứng và hình thành cơ quan”2. Nói cách khác, toàn bộ tập hợp các quá trình sinh học tạo nên sự phát triển của phôi hoạt động như một quá trình tổng thể duy nhất. Nó chứa cả quá trình tương đối chậm (quá trình phân chia và biệt hóa tế bào xảy ra ở cấp độ tế bào) và các quá trình rất nhanh xảy ra ở cấp độ phân tử, nội bào, ví dụ, bao gồm các phản ứng enzyme trong quá trình chuyển hóa tế bào. Rõ ràng là nếu ở một số cấp độ cấu trúc của tổ chức phôi, tính đồng bộ và tỷ lệ của những thay đổi trong tốc độ của các quá trình sinh học bị xáo trộn, thì điều này sẽ phá hủy dòng chảy tự nhiên của toàn bộ dòng chảy của quá trình hình thành và phát triển của một phôi thai. sinh vật sống. Chỉ ra thực trạng này, T.A. Detlaff nhấn mạnh: “Sẽ không quá lời nếu chúng ta nói rằng nếu không có khả năng uống nước này, các sinh vật nhiều nhiệt không thể tồn tại trong điều kiện môi trường thay đổi: nếu các thành phần khác nhau của tổ hợp các quá trình tạo nên bất kỳ giai đoạn phát triển nào thay đổi không đồng bộ , điều này sẽ dẫn đến những rối loạn trong quá trình phát triển bình thường và ở các giai đoạn sau - làm gián đoạn hoạt động bình thường của cơ thể. Không phải ngẫu nhiên mà một trong những phản ứng đầu tiên của phôi khi tiến đến ranh giới nhiệt độ tối ưu là sự mất đồng bộ của các quá trình phát triển riêng lẻ” (Ibid.). Thời gian sinh học và vật lý mang tính ngẫu nhiên lẫn nhau, vì đơn vị thời gian sinh học biểu thị khoảng thời gian của các quá trình sinh học lặp đi lặp lại, được đo bằng đơn vị thời gian vật lý, thay đổi ngẫu nhiên, tùy thuộc vào những thay đổi ngẫu nhiên về đặc điểm của điều kiện môi trường. Các quá trình hoạt động và phát triển của các sinh vật sống, thậm chí cả các loài sinh học có khoảng cách di truyền khá xa nhau, khi tính theo đơn vị thời gian sinh học của chúng, đều phải tuân theo các quy luật thống nhất về chức năng và phát triển2. Hiện nay, ngày càng rõ ràng rằng không thể tiết lộ bản chất của sự sống và học cách mô tả nó một cách toán học như một chuyển động đặc biệt của vật chất nếu không đưa khái niệm thời gian sinh học vào bộ máy khái niệm của sinh học. Bằng cách tính thời gian và mô tả về mặt lý thuyết các quá trình sinh học theo đơn vị thời gian sinh học, sẽ có thể vượt qua tính ngẫu nhiên bên ngoài của các quá trình đối với các quy luật động lực mà theo đó sự phát triển của sinh vật diễn ra theo một chương trình di truyền nhất định. Kết luận này được xác nhận bằng kết quả của hơn một thế kỷ nghiên cứu về sự phát triển của các sinh vật sống và các quá trình sinh học xảy ra trong chúng bằng cách sử dụng các đơn vị thời gian cụ thể. Lần đầu tiên, một đơn vị thời lượng đặc biệt, mà ông gọi là “plastochron”, được giới thiệu bởi nhà thực vật học người Đức E. Askenazi1, người đã định nghĩa nó là thời kỳ hình thành một đơn vị thô sơ của một “đơn vị thân” metamer2. Sau đó, đơn vị đo thời lượng “plastochron” được sử dụng bởi K. Thornthwaite1, D.A. Sabinin2, E.F. Markovskaya và T.G. Kharkina (Markovskaya, Kharkina 1997), v.v. Khi nghiên cứu sự phát triển phôi thai của các sinh vật sống, I.I. là một trong những người đầu tiên đề xuất các đơn vị thời gian đặc biệt. Schmalhausen3. Tuy nhiên, I.I. Đơn vị thời gian của Schmalhausen, liên quan đến một sự thay đổi nhất định về thể tích của phôi, hóa ra chỉ có thể áp dụng được khi nghiên cứu sự phát triển của một sinh vật chứ không phải sự phát triển của nó. Một số nhà nghiên cứu sử dụng một hoặc một phần khác trong tổng thời gian phát triển của phôi làm đơn vị đo thời gian. Các đơn vị như vậy bao gồm, ví dụ, “1% DT” (DT - Thời gian phát triển), được sử dụng để nghiên cứu sự phát triển của phôi cá tầm (Detlaf, Ginzburg, 1954), gia cầm (Eremeev, 1957, 1959), côn trùng ( Striebel, 1960; Bóng, 1982; Và mặc dù nó chỉ có thể áp dụng khi nghiên cứu các sinh vật chui ra từ vỏ trứng ở cùng một giai đoạn phát triển, nhưng nó vẫn cho phép chúng ta khám phá nhiều mô hình phát triển phôi thai của động vật đang được nghiên cứu. Vì vậy, G. P. Eremeev, khi nghiên cứu sự phát triển phôi của các loài chim khác nhau, đã biểu thị thời điểm bắt đầu các giai đoạn phát triển theo từng phần của khoảng thời gian từ khi đẻ trứng đến khi nở. Kết quả là, hóa ra các loài chim nuôi như gà, vịt, ngỗng, gà tây, cũng như các loài chim như chim lapwing, bồ câu nhà, nhạn đen, đều có các giai đoạn phát triển phôi giống nhau khi đo thời gian theo cách trên xảy ra “ đồng thời,” trong khi tính theo đơn vị thời gian thiên văn, sự khác biệt về thời gian của các giai đoạn phát triển riêng lẻ ở các loài chim khác nhau lên tới nhiều ngày. Đầu những năm 80, Yu.N. Gorodilov đề xuất một đơn vị thời lượng khi nghiên cứu mô hình phát triển theo thời gian của các loài cá teleost để sử dụng “khoảng thời gian trong đó sự gia tăng của một vị trí nào đó xảy ra trong quá trình biến chất của phức hợp trục thô sơ của phôi từ 1 đến 60 một số nơi” (Gorodilov, 1980, trang 471). Trong vi khuẩn học, có ý kiến ​​​​cho rằng “để đánh giá quá trình sinh trưởng và phát triển của vi khuẩn, không nên sử dụng thời gian vật lý ổn định và thông thường mà nên sử dụng thời gian thế hệ thay đổi (?)…”1. Thật không may, đơn vị thời gian sinh học được một số nhà sinh học đưa ra quá lớn để có thể mô hình hóa về mặt toán học các quá trình sinh học cơ bản hơn của một sinh vật sống2. Có nhiều lý do chính đáng để tin rằng các quá trình sinh học (sinh hóa và lý sinh) của cơ thể sống bắt đầu bằng các chu trình xúc tác của các phản ứng enzyme của quá trình trao đổi chất nội bào. Trở lại đầu những năm 60 của thế kỷ XX, Christiansen đã đưa ra những lập luận thuyết phục ủng hộ sự gắn kết của các chu trình xúc tác của tất cả các phân tử enzyme liên quan đến xúc tác cho một phản ứng sinh hóa cụ thể3. Trong trường hợp này, điều tự nhiên là giả định rằng trong phần lớn thời gian của chu trình xúc tác, các đại phân tử enzyme ở trạng thái ổn định và môi trường phản ứng ở trạng thái tinh thể lỏng4, trong đó chuyển động của các phân tử trong môi trường phản ứng là ức chế tối đa. Chỉ trong những thời điểm ngắn, được định lượng nghiêm ngặt của quá trình chuyển đổi hình dạng của các đại phân tử enzyme thì môi trường phản ứng mới chuyển sang trạng thái lỏng, bị kích thích bởi những thay đổi về hình dạng của các đại phân tử enzyme1. Trong trường hợp này, quá trình khuếch tán các phân tử trong môi trường phản ứng diễn ra mạnh mẽ. Vì vậy, khá chính đáng khi tưởng tượng rằng các chu trình xúc tác của tất cả các phân tử enzyme tham gia phản ứng sinh hóa diễn ra đồng bộ, do đó chu trình xúc tác là một hoạt động cơ bản của một phản ứng sinh hóa có ý nghĩa sinh học và thời gian của chu trình này là một khoảng thời gian dài. lượng tử không thể chia cắt của thời gian sinh học. Trong lượng tử thời gian sinh học không có quá trình sinh học, nhưng các tương tác vật lý của các nguyên tử và hạt cơ bản cũng như các quá trình vật lý và hóa học diễn ra, nhưng chúng không thể diễn ra tự do do những hạn chế về cấu trúc và tổ chức mà tế bào sống áp đặt lên chúng. Đặc biệt, quá trình bình thường của các quá trình vật lý và hóa lý bị cản trở bởi tính ngẫu nhiên cơ bản của thời gian của các chu trình xúc tác, phá hủy hoạt động bình thường của các định luật vật lý trong môi trường phản ứng nội bào và, như đã từng, khiến môi trường này phụ thuộc vào hoạt động của quy luật sinh học. Thời gian sinh học mang tính lịch sử và đa cấp độ. Trong quá trình phát triển bản thể, mỗi sinh vật sống, bắt đầu từ một quả trứng được thụ tinh duy nhất, dần dần biến thành một hệ thống vật chất đa cấp có thứ bậc phức tạp với các mô hình tổ chức thời gian cụ thể của các quá trình ở các cấp độ khác nhau. Câu hỏi liệu thời gian sinh học ở các cấp độ thứ bậc khác nhau chỉ là các cấp độ quy mô khác nhau trong cùng một thời điểm hay liệu các thời gian sinh học khác nhau về chất có nảy sinh ở các cấp độ khác nhau hay không vẫn còn bỏ ngỏ cho đến ngày nay. Về mặt thời gian sinh học của các cấu trúc siêu sinh vật của vật chất sống, nó khác về mặt chất lượng với thời gian sinh học của sinh vật sống. Đơn vị thời gian cơ bản của các cấu trúc siêu sinh vật của vật chất sống rõ ràng có thể là tuổi thọ của các thế hệ liên tiếp của các sinh vật sống tương ứng, như nhiều nhà nghiên cứu giả định. Trong trường hợp này, chúng ta không nên nói về tuổi thọ trung bình của các thế hệ sinh vật sống trong mọi thời đại mà là về tuổi thọ của các thế hệ thực sự nối tiếp nhau trong thời điểm hiện tại, vì đó là sự thay đổi (tính theo đơn vị thời gian vật lý). ) trong khoảng thời gian tồn tại của các thế hệ kế tiếp được coi là đơn vị đồng dạng, biến chúng thành đơn vị thời gian cụ thể, trong khi thời gian tồn tại của các thế hệ, được tính trung bình và chứa một số lượng không đổi các đơn vị thời gian vật lý, đại diện cho các đơn vị thời gian vật lý. Trong sinh học hiện đại, cũng như trong tất cả các ngành khoa học tự nhiên, Hệ thống đơn vị đại lượng vật lý quốc tế (SI) được sử dụng. Sự chuyển đổi trong sinh học từ thời gian vật lý sang thời gian sinh học tương đương với việc thay thế một trong các đơn vị cơ bản - đơn vị thứ hai - bằng đơn vị thời gian sinh học tương ứng. Do tính chất ngẫu nhiên lẫn nhau của thời gian vật lý và sinh học, các đại lượng dẫn xuất, trong các chiều của nó có một chiều thời gian vật lý “thứ hai”, sẽ biến thành các đại lượng biến đổi ngẫu nhiên. Tương tự như vậy, trong các hệ thống và quá trình sinh học, tất cả các hằng số vật lý ở các chiều mà “thứ hai” xuất hiện sẽ không còn tồn tại. Khi chúng ta hiểu vật chất sống và xác định các quy luật sinh học thực tế, các đại lượng và hằng số phái sinh sinh học của chính chúng ta sẽ xuất hiện, trong các chiều mà trong đó sẽ tìm thấy các chiều thời gian sinh học. Đặc biệt, với sự chuyển đổi sang thời gian sinh học trong mô tả toán học của các quá trình sinh học, khái niệm “chuyển động không gian thống nhất” sẽ mất đi ý nghĩa và nhu cầu phát triển ý tưởng về “không gian sinh học” của một sinh vật sống sẽ nảy sinh. , những khoảng cách bằng nhau trong đó được xác định không phải theo không gian mà theo đơn vị thời gian. Xem: “Tính lịch sử của thời gian”; “Thời gian đa cấp”; “Tính tương đối của tính đồng nhất của thời gian”; “Thời gian vật lý”. thắp sáng. Detlaf T.A. Mô hình nhiệt độ và thời gian phát triển của động vật biến nhiệt. - M.: Nauka, 2001. - 211 tr. Khasanov I.A. Hiện tượng thời gian. Phần I. Thời gian khách quan. - M., 1998. Khasanov I.A. Thời gian: tính chất, tính đồng nhất, đo lường. - M.: Truyền thống tiến bộ, 2001. Khasanov I.A. Thời gian sinh học. - M., 1999. - 39 tr. // http://www.chronos. msu.ru/RREPORTS/khasanov_biologicheskoe.pdf Ilgiz A. Khasanov