В исследовании, опубликованном в Cell Reports, изучались уровни активности мух, когда они подвергались воздействию света и тепла в разное время. «Естественный» цикл включал 12 часов света и тепла, а затем 12 часов темноты и холода. Затем световые и температурные циклы менялись так, чтобы световой цикл длился от двух до 10 часов после температурного цикла в каждом эксперименте.
Когда временная задержка была небольшой, влияние на биологические часы было относительно низким, исходя из средних значений света и температуры.
Когда временная задержка была большой, температура игнорировалась, а биологические часы выставлялись по свету. Однако умеренная временная задержка, составляющая около шести часов, вызвала сбой в работе часов, что привело к серьезным нарушениям поведения и управляемым часами молекулярным сигналам.
«Биологические часы — это естественная эволюция, поэтому они лучше всего работают в естественных условиях», — объясняет ведущий автор Росс Харпер (UCL CoMPLEX). "Изменения солнечного света вызывают изменения температуры, и оба используются для определения времени. Разница во времени между светом и температурой естественно варьируется, поэтому часы могут вычислить среднее время для меньших изменений. Для очень больших различий, таких как всплеск тепла в полночь, система игнорирует температуру, поскольку она больше не является надежным индикатором «дневного времени».
Между ними лежит зона замешательства, где часы больше не могут комбинировать реплики, но и не могут их игнорировать. Поскольку млекопитающие, включая человека, подвержены аналогичным эволюционным ограничениям, вполне вероятно, что аналогичные системы применимы и к нашим часам."
В естественном цикле мухи становились все более активными в течение 12 часов дневного света с пиком вечером, непосредственно перед тем, как уровни света и температуры упали.
Однако, когда разница во времени между температурой и светом составляла шесть часов, мухи были активны только в шестичасовом окне, когда было и холодно, и светло. Пиков активности не было, просто плато умеренной активности.
«Свет — это хорошо известная движущая сила биологических часов, но до недавнего времени другие факторы, включая температуру, не принимались во внимание», — говорит соавтор исследования профессор Йорг Т. Альберт (Институт уха UCL). «Недавние исследования показали, что суточный температурный ритм тела важен для установки биологических часов человека, и наше исследование предполагает, что разница между светом и температурой также может иметь значение. Искусственное воздействие источников света и нерегулярные режимы сна / бодрствования, такие как посменная работа, несут большую часть вины за нарушение биологических часов, но искусственный контроль температуры, такой как кондиционер и центральное отопление, возможно, также имеет влияние."
Одна из сложностей при изучении температуры у людей и других млекопитающих заключается в том, что наши тела регулируют температуру изнутри, в то время как температура тела насекомого зависит исключительно от температуры окружающей среды. В настоящее время неясно, как внутренняя и внешняя температуры связаны друг с другом и с биологическими часами, поэтому необходимы дальнейшие исследования, чтобы лучше определить их относительный вклад в человеческий организм.
«Современная жизнь предполагает искусственный контроль над многими аспектами нашей окружающей среды, но более естественные условия, вероятно, принесут пользу часам нашего тела», — объясняет соавтор исследования профессор Ральф Станевски (UCL Cell & Developmental Biology). "Есть простые способы имитировать более естественные условия, такие как более низкая температура в спальне и как можно больше света по утрам. Людям с трудностями следует по возможности избегать кофе и энергетических напитков, употреблять меньше алкоголя, избегать приема пищи и физических упражнений поздно ночью и стараться регулярно ложиться спать.
Цель должна состоять в том, чтобы хорошо выспаться ночью и естественно просыпаться « вовремя » утром без будильника. Биологические часы важны, и их нарушение может вызвать не только проблемы со сном, но и определенные психические и когнитивные расстройства."
