Вторые биологические часы обнаружены сразу у двух видов животных

Щетинистый червь вида Platynereis dumerilii имеет биологические часы, синхронизированные с фазами Луны. Они управляются иным механизмом, нежели циркадные ритмы, синхронизированные со световым днём

Щетинистый червь вида Platynereis dumerilii имеет биологические часы, синхронизированные с фазами Луны. Они управляются иным механизмом, нежели циркадные ритмы, синхронизированные со световым днём
(фото Juliane Zantke at MFPL/ University of Vienna).

Морская ракообразная вошь Eurydice pulchra также обладает двумя независимыми биологическими часами: одни настроены на смену дня и ночи, другие √ на приливы и отливы

Морская ракообразная вошь Eurydice pulchra также обладает двумя независимыми биологическими часами: одни настроены на смену дня и ночи, другие √ на приливы и отливы
(фото David Wilcockson/Prifysgol Aberystwyth University).

В лаборатории Тессмар-Рабле (справа) и её коллеги регулировали освещение и смогли искусственно сбить червям лунные биоритмы, что, в свою очередь, повлияло и на их суточное поведение

В лаборатории Тессмар-Рабле (справа) и её коллеги регулировали освещение и смогли искусственно сбить червям лунные биоритмы, что, в свою очередь, повлияло и на их суточное поведение
(фото Kristin Tessmar-Raible).

Щетинистый червь вида Platynereis dumerilii имеет биологические часы, синхронизированные с фазами Луны. Они управляются иным механизмом, нежели циркадные ритмы, синхронизированные со световым днём
Морская ракообразная вошь Eurydice pulchra также обладает двумя независимыми биологическими часами: одни настроены на смену дня и ночи, другие √ на приливы и отливы
В лаборатории Тессмар-Рабле (справа) и её коллеги регулировали освещение и смогли искусственно сбить червям лунные биоритмы, что, в свою очередь, повлияло и на их суточное поведение

Большинство животных обладают циркадными биологическими часами, что помогает им различать день и ночь. Но недавно исследователи обнаружили прибрежных животных, которые имеют особые внутренние часы, работающие согласно циклу приливов и отливов.

Вообще-то они открыли гены, которые определяют работу этих самых часов, помогающих некоторым животным отслеживать приливы и отливы. Именно их активность указала учёным на то, что у некоторых земных созданий может быть два типа биологических часов.

В течение многих лет специалисты полагали, что приливное поведение морских животных регулируют стандартные циркадные ритмы. Почти у всех наземных животных (в том числе и для человека) циркадные часы отвечают за циклические изменения в физиологии и поведении, основанные на смене дня и ночи. Бессознательно мы чувствуем изменения, синхронизируем с ними происходящие в теле процессы, что в свою очередь позволяет организму тратить меньше ресурсов на постоянное приспособление.

Щетинистый червь вида Platynereis dumerilii имеет биологические часы, синхронизированные с фазами Луны. Они управляются иным механизмом, нежели циркадные ритмы, синхронизированные со световым днём (фото Juliane Zantke at MFPL/ University of Vienna).

Но, как оказалось, некоторые морские жители руководствуются не столько светом солнца или луны, сколько приливами и отливами, вызванными, напомним, гравитационным притяжением Луны.

"Открытие циркадных часовых механизмов в различных наземных существах (от простейших грибов до человека) было большим прорывом для биологии, – комментирует соавтор исследования профессор поведенческой генетики Хараламбос Кирияку (Charalambos Kyriacou) из университета Лестера. – Идентификация приливных часов как отдельного механизма породила новую гипотезу о том, как именно прибрежные организмы могут определять биологическое время".

На северном побережье Уэльса обитает крошечное ракообразное, называемое пятнистой морской вошью – вид Eurydice pulchra. Чёрные пятнышки на её панцире в дневное время служат аналогом солнцезащитного крема. Меньше сантиметра в длину это существо плавает и питается во время прилива, приходящего каждые 12,4 часа. Но во время отлива оно зарывается в песок. Также было обнаружено, что вошь ведёт куда более активный образ жизни во время дневных приливов, нежели во время ночных.

Морская ракообразная вошь Eurydice pulchra также обладает двумя независимыми биологическими часами: одни настроены на смену дня и ночи, другие – на приливы и отливы (фото David Wilcockson/Prifysgol Aberystwyth University).

Кирияку и его команда пытались выяснить, одним ли типом биологических часов синхронизированы эти два цикла активности (24-часовой и 12,4-часовой). Поначалу учёным пришлось приложить немало усилий, чтобы выявить у маленьких ракообразных известные гены циркадных ритмов (обнаруженных у мушек, мышей и многих других животных). Затем исследователи проверили, можно ли управлять биоритмами животного. Они держали морских вошек в постоянной темноте в лаборатории в течение месяца, после чего клетки, отвечающие за реакцию на солнечный свет, атрофировались.

Тем не менее, животное начинало вибрировать в пробирке каждые 12,4 часа, видимо, всё так же ориентируясь на природные приливы и отливы (хотя, понятное дело, ничего подобного в лабораторных условиях не происходило). Выходит, несмотря на то, что суточный биоритм животных был уничтожен, их приливный ритм изменениям не подвергся. Из этого учёные сделали вывод, что циркадные и приливные ритмы регулируются разными биологическими часами.

Другая группа исследователей обнаружила приливные биологические часы у щетинистых червей вида Platynereis dumerilii. Этот червь получил широкую известность в научных кругах десять лет назад, когда помог исследователям разгадать эволюционное происхождение глаз позвоночных. Мозг этих животных обладает светочувствительными клетками (фоторецепторами), которые не связаны непосредственно с глазами червей, но удивительно похожи на фоторецепторы человека.

В лаборатории Тессмар-Рабле (справа) и её коллеги регулировали освещение и смогли искусственно сбить червям лунные биоритмы, что, в свою очередь, повлияло и на их суточное поведение (фото Kristin Tessmar-Raible).

Кристин Тессмар-Рабле (Kristin Tessmar-Raible), нейробиолог из Венского университета, принимавшая участие в молекулярных исследованиях генетики фоторецепторов, задалась вопросом: зачем именно черви их используют? Изучив архивные данные, она обнаружила, что лунные циклы управляют половым созреванием и нерестом червей: они выводят потомство исключительно в ночи новолуния, но прячутся при полной Луне. Из бесед с морскими биологами Тессмар-Рабле узнала, что синхронизация поведения с лунными циклами не является редкостью. Впрочем, это ещё не значило, что такой синхронизацией управляют циркадные часы.

В лаборатории Тессмар-Рабле и её коллеги регулировали освещение и смогли искусственно сбить червям лунные биоритмы, что, в свою очередь, повлияло и на их суточное поведение. В то же время, когда учёные подавили циркадные часы животных с помощью медикаментов, их лунный цикл не был нарушен. Это послужило доказательством того, что лунные биологические часы червей функционируют самостоятельно. К тому же, лунные ритмы способны влиять на циркадные ритмы животных, но никак не наоборот.

Хотя на настоящий момент приливные часы были обнаружены только у двух видов морских существ, не исключено, что они есть и у других представителей морской фауны. Может быть, такие вторые часы распространены даже среди некоторых наземных существ.

Исследования биологов были описаны в журналах Current Biology и Cell Reports.

Также по теме:
Первые биологические часы были заведены два с половиной миллиарда лет назад
Человеческий сон зависит от Луны
Медики выявили причину усталости по утрам и нашли решение 
Учёные выяснили природу сбоя внутренних часов после анестезии
Петухи кричат на рассвете, ориентируясь на биочасы