Ярославские ученые выяснили, что медленные магнитные колебания могут влиять на циркадные ритмы организма. По крайней мере – у рыбок данио рерио. Работа исследователей Института биологии внутренних вод (ИБВВ) имени И.Д. Папанина РАН опубликована в журнале Biology.
Циркадные ритмы — это циклические изменения в организме, которые в течение суток поддерживают его оптимальное функционирование. Самый яркий тому пример — цикл сна и бодрствования. Одни и те же биологические процессы в разное время суток протекают по-разному. Эти различия определяются внутренними часами организма – циркадным осциллятором, который представляет собой сложный каскад биохимических событий. За исключением некоторых особенностей, внутренний осциллятор работает одинаково у животных и человека. Циркадная ритмичность позволяет организму оптимально использовать энергию и ресурсы в изменяющихся условиях внешней среды.
Если «внешние» смены дня и ночи не совпадают с внутренним осциллятором, это может вызвать у человека усталость, бессонницу, головную боль, потерю аппетита и т. д. Для того, чтобы внутренние часы не «отстали» или не «убежали вперед», эндогенный циркадный осциллятор постоянно синхронизируется с внешними водителями ритма. Самый изученный из них – ежедневное изменение освещенности. Однако другие периодические изменения в окружающей среде также могут быть использованы для этой цели. Так, еще в 1960-х годах ученые предположили, что в качестве дополнительного внешнего водителя циркадных ритмов животные могут использовать суточную геомагнитную вариацию.
Исследования показали, что магнитные поля могут влиять на некоторые поведенческие параметры с околосуточным периодом у разных животных, включая рыб. Однако проверить, смогут ли медленные изменения магнитного поля подчинить себе биологические циркадные ритмы и заставить их ускориться или замедлиться было крайне сложно из-за необходимости устранения естественных геомагнитных вариаций.
Исследователи из ИБВВ РАН стали первыми, кто провел подобные эксперименты. Для этого они поместили рыбок данио рерио – любимых подопытных животных нейроученых – в полностью контролируемую магнитную среду, где регистрировали их поведение. На рыб действовали предварительно записанные сигналы естественной суточной геомагнитной вариации, воспроизводимые с разной скоростью.
«Результаты показали, что медленные магнитные колебания могут увлекать за собой циркадные ритмы поведения рыб, которые напрямую связаны с внутренним осциллятором. Вероятно, ключевую роль в этом процессе играют белки криптохромы. С одной стороны, эти белки – важный элемент биохимического цикла, поддерживающего внутренние циркадные ритмы. С другой, именно криптохромы могут отвечать за восприятие изменений магнитного поля за счет долгоживущих бирадикалов (частиц с двумя пространственно разделенными неспаренными электронами)», – сказал заведующий лабораторией популяционной биологии и генетики ИБВВ РАН, доктор биологических наук Вячеслав Крылов.
Исследования с данио рерио продолжаются, сейчас ученые планируют оценить циркадные ритмы у рыб с нокаутом генов криптохромов (когда ген «выключают», и он не участвует в биологических процессах). Кроме этого, эксперимент повторят со слепыми пещерными рыбами, которые, предположительно, более чувствительны к изменениям магнитного поля из-за врожденного отсутствия глаз.
Исследование открывает потенциальные перспективы для магнитного контроля циркадных процессов.
Текст: Минобрнауки РФ
Krylov, V.V.; Izvekov, E.I.; Pavlova, V.V.; Pankova, N.A.; Osipova, E.A. Magnetic Fluctuations Entrain the Circadian Rhythm of Locomotor Activity in Zebrafish: Can Cryptochrome Be Involved? Biology 2022, 11, 591. https://doi.org/10.3390/biology11040591
В конце прошлой недели многие отечественные СМИ – от правительственной «Российской газеты» до респектабельного Esquire — опубликовали сенсационную новость: «Ученые из Японии оживили на несколько…
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications и представляющее полногеномный анализ большого количества пациентов, расширило список известных локусов, которые вовлечены в циркадные ритмы с 24 до…
Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале Cell, показало: важно не только то, что вы едите, но и когда вы едите. Особенно это пригодится людям,…
Команда ученых из университета Копенгагена подтвердила предположение, что за вечернее повышение беспокойства у пожилых людей ответственны циркадные ритмы. Помимо этого, они нашли способ, как отредактировать…
Реалии таковы, что планирование правильного питания в течение дня для многих из нас – роскошь, которую может себе позволить далеко не каждый. Всё больше и…
Эдинбургские учёные смогли сделать ещё один важный шаг к преодолению джет-лага. Им удалось найти в сетчатке популяцию клеток, отправляющих напрямую в мозг информацию, управляющую циркадными…
Несколько лет назад выяснили, что заставляет наш мозг погружаться в сон и просыпаться. Исследование, проведённое командой из Оксфорда и опубликованное в Nature в 2016 году,…
Международная группа ученых, собрав воедино известные факты о памяти человека, сделала интересное предположение о том, где находится семантическая память в мозге. Ученые подозревают, что хабом…
Структура мозга настолько сложна и состоит из такого большого числа компонентов, что порой небольшие группы находящихся рядом нейронов могут иметь разные функции. Так и с…
Где находится «Гарвард для пролетариата», как начать заниматься большой наукой в 42 года, придумать несколько лекарств и разгадать одну из самых главных загадок синаптической передачи,…
Наш нынешний герой совершил одно из важнейших открытий в нейронауках XX века, в один год с величайшим открытием в биологии, которое сделали Уотсон и Крик…
Исследование, опубликованное в 2017 году, выявило, что люди, у которых обнаружен особый вариант гена CRY1, имеют более длинные циркадные ритмы, чем у других людей, что…
Способна ли ваша печень чувствовать, когда вы до поздней ночи смотрите телевизор или зависаете в гаджетах? Ученые из Калифорнийского Университета совместно с коллегами из Института…
В этом году престижная премия Грубера в области нейронаук уходит в руки исследователя Медицинского института Говарда Хьюза Джозефа Такахаши (Joseph S. Takahashi). Он получает 500 000…
