Nobelova cena za fyziologii nebo medicínu, 2017: Co nás nutí klíštět

Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu za rok 2017 získali tři američtí vědci za objev molekulárních mechanismů, které řídí cirkadiánní rytmy, biologických hodin, které předvídají cykly dne a noci, aby optimalizovaly fyziologii a chování organismů.

Jeffrey C Hall (vpravo), Michael Rosbash (vpravo), Michael W Young (vpravo). (foto souboru AP 2013)

Drosophila melanogaster, ovocná muška, která sloužila jako testovací lože genetiky již více než století, opět přinesla ovoce. Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu získali tři američtí molekulární biologové, kteří od 70. let 20. století používali Drosophila ve své práci na cirkadiánním rytmu, vnitřních hodinách, které nás udržují v synchronizaci se světem. Sleduje rotaci Země, říká nám, kdy máme jít spát a kdy je čas vstávat, a připravuje nás na rutinní tělesné úkoly, které vykonáváme ve dne i v noci – a na výzvy, kterým můžeme čelit.

Rytmus zajišťuje, že jsme uprostřed dopoledne v maximální pohotovosti, což je užitečné, ať už jste lovec-sběrač na shánění potravy nebo kapitán průmyslu na schůzce. Svůj vliv uplatňuje i nevídaným způsobem, reguluje koloběh krevního tlaku a tělesné teploty. Potlačuje pohyby střev těsně před půlnocí a vzdává se kontroly brzy ráno, čímž zajišťuje, že se neprobudíme v období nejhlubšího spánku a nejnižšího metabolismu. Lidé sdílejí cirkadiánní rytmus se zvířaty, rostlinami, houbami a dokonce i archaickými formami života, jako jsou sinice – jednobuněčné organismy, které jsou tak daleko v evolučním řetězci, že nemají ani jasně definovaná buněčná jádra.

Sledujte @ieexplained

Cirkadiánní rytmus byl pozorován již od starověku – kapitán trirémy, který se plavil po Arabském moři za Alexandra Velikého, popsal nutaci listů tamaríndů. První vědecký experiment týkající se tohoto jevu se datuje do roku 1729, kdy francouzský chronobiolog Jean-Jacques d'Ortous de Mairan pozoroval, že denní otevírání a zavírání netýkavky (Mimosa pudica) zůstává v čase, i když je rostlina držena. v úplné tmě. To byl první krok k pochopení vědy o cirkadiánním rytmu – zjištění, že je endogenní a není spouštěn vnějšími podněty, jako je sluneční světlo.

Zatímco cirkadiánní rytmus byl pochopen a podrobně popsán, Nobelova cena za fyziologii a medicínu za rok 2017 byla udělena Jeffrey C Hallovi a Michaelu Rosbashovi, celoživotním kolegům z Brandeis University, a Michaelu W Youngovi z Rockefellerovy univerzity za to, že se dostali pod pokličku. jeho mechanismu – hlavní pružiny biologických hodin, která nás nutí tikat. Stejně jako mnoho životních procesů se ukazuje, že jde o autonomní smyčku negativní zpětné vazby. A ani včera to nebylo identifikováno.

Příběh začal v roce 1984, kdy Hall a Rosbash izolovali „dobový gen“, což byl v té době obtížný podnik. Když v roce 2012 vyhráli kanadskou Gairdnerovu mezinárodní cenu za svou práci, Hall odhalil, že jejich kolega poznamenal, že to bylo poprvé, co byl izolován gen spojený s jedinou funkcí. V roce 1990 bylo zjištěno, že mRNA odepsaná z genu se přesunula z buněčného jádra a syntetizovala „periodický protein“, který se vrátil zpět do jádra a zablokoval „periodický gen“, čímž zabránil další produkci. Cyklus se znovu spustil, když výskyt dobového proteinu klesl. Sekvence zapnuto-vypnuto vytvořila 24hodinovou sinusovou vlnu v hladinách proteinu, která odpovídala dni a noci. Toto je tikání hodin, které pohání cirkadiánní rytmus.

I když je rytmus endogenní, je otevřený ke korekci. Zdá se, že většina buněk v těle to má a když se vychýlí z fáze, spojí se s biologickými hodinami v centrálním nervovém systému způsobem, jakým počítače připojené k internetu synchronizují své hodiny s univerzálními časovými servery. Smyslové podněty jako denní světlo navíc synchronizují celý systém se světem. Úplně slepý člověk má fungující cirkadiánní rytmus, ale bez vnější korekce nebo ‚strhávání‘ by mohl být mimo fázi světa.

Lidé s poruchami spánku mohou mít podobné problémy – cirkadiánní rytmus, který je mírně mimo fázi s vnějším světem. Jet lag je katastrofický fázový problém, kdy postižený nemá hodiny synchronizované se světem a pravděpodobně bude v zmateném stavu, dokud vnější podněty nezresetují tělesné hodiny. Proto se doporučuje co nejdříve dodržet spánkový cyklus destinace.

V posledních letech se medicína zabývá periferií cirkadiánního regulačního systému. Užívání melatoninu, hormonu pro řízení spánku vylučovaného epifýzou, se stalo docela módní záležitostí a je předepisován ke zvládání jet lag a nespavosti. Význam chronobiologie, propagované výzkumníky jako Mairan, je oceňován a lze objevit korelace mezi načasováním podávání léků a jejich účinností. Poruchy životního stylu, jako je cukrovka a kardiovaskulární onemocnění, jsou spojeny s narušeným cirkadiánním rytmem. A panují obavy z metabolických účinků profesí, které se násilně odchylují od normálního denního rytmu – posádky leteckých společností jsou ohroženy a business call centra může trvale změnit pracovní den a noc.

Jedná se o periferní zapojení, ale pochopení hlavní pružiny tělesných hodin by mohlo umožnit hlubší zásahy. A přestože je práce Halla, Rosbashe a Younga na intracelulární úrovni, měla by vést k lepšímu pochopení toho, jak miliony hodin v těle spolupracují. Nakonec by to mohlo pomoci zcela odhalit tajemství vzestupného retikulárního aktivačního systému, struktury v mozkovém kmeni, která reguluje přechod mezi spánkem a bděním, je považována za sídlo vědomí a odpovídá na nejzákladnější lidskou otázku klidem. ujištění: existuji.

Jeffrey C Hall, 72

V roce 1971 získal doktorát na Washingtonské univerzitě v Seattlu, v letech 1971–73 byl postdoktorandem na Caltech, v roce 1974 nastoupil na Brandeis University ve Walthamu, v roce 2002 se připojil k University of Maine.

Michael Rosbash, 73 let

V roce 1970 získal doktorát na MIT a další tři roky byl postdoktorandem na University of Edinburgh ve Skotsku. Od roku 1974 působí na fakultě Brandeis University ve Walthamu v USA

Michael W Young, 68 let

V roce 1975 získal doktorát na Texaské univerzitě v Austinu. V letech 1975–77 byl postdoktorandem na Stanfordské univerzitě v Palo Alto. Od roku 1978 působí na fakultě Rockefellerovy univerzity v New Yorku

ALFRED NOBEL: Muž stojící za cenou

Alfred Nobel, švédský chemik, inženýr, vynálezce, obchodník a filantrop, se narodil ve Stockholmu 21. října 1833. V roce 1867, na konci několika let experimentování s chemickou látkou nitroglycerin, patentoval Nobel dynamit, který způsobil revoluci v těžbě a stavebnictví. v 19. století. Pokračoval v práci na technologii výbušnin a dalších chemických vynálezech a v době své smrti v roce 1896 měl 355 patentů. Nobel založil a vlastnil celou galaxii společností, včetně od roku 1894 až do své smrti Bofors.

Dne 27. listopadu 1895 podepsal Nobel svou třetí a poslední vůli, v níž zanechal velkou část svého majetku na založení fondu, jehož úroky budou každoročně rozdělovány ve formě cen těm, kteří během předchozího roku , přinese lidstvu největší užitek.

Sdílej Se Svými Přáteli: