Cykl dobowy zwierząt można zdefiniować jako te fizjologiczne zmiany, które pokrywają się z cyklami środowiskowymi. Cykle te, zwane także rytmami, są na ogół powtarzane dzień po dniu, regularnie i idealnie pokrywają się z godzinami światła i ciemności.
Te odmiany zsynchronizowane z dniem i nocą mogą zmieniać się co 20 lub 28 godzin. W przypadku zwierząt żyjących daleko od tropików cykl dobowy dostosowuje się do pór roku. Ten tryb adaptacji pozwala im dostosować codzienną aktywność do pory, w której dostępne jest światło. Czytaj dalej i dowiedz się więcej o cyklu okołodobowym zwierząt.
Cykl dobowy zwierząt: światło i temperatura
Cykle okołodobowe zachodzą bez potrzeby jakiejkolwiek interwencji z zewnątrz. Eksperymentowano z różnymi typami żywych istot i ich związkiem z ich rytmami snu lub głodu. Wyniki pokazują, że powtarzają się w sposób cykliczny, zasadniczo związany ze zmianami światła i temperatury.
Patrząc z innej strony, cykle okołodobowe są podobne do harmonogramu, który mówi ciału, co ma robić w zależności od pory dnia i roku. Dzięki temu zwierzęta dzienne usypiają w nocy, a zwierzęta nocne w ciągu dnia.
Czy cykle okołodobowe kontrolują tylko sen?
Cykl snu to tylko jeden z procesów metabolicznych kontrolujących cykle okołodobowe, ponieważ jego funkcja jest bardziej złożona i interesująca. W rzeczywistości produkcja hormonów, dojrzewanie płciowe, zachowanie, trawienie, wzrost, a nawet laktacja są zależne od rytmów okołodobowych.
Aby mieć pewność, że wszystkie procesy biologiczne przebiegają we właściwym czasie, cykle okołodobowe mają coś na kształt „zegara biologicznego”. Ten „zegar” jest w rzeczywistości dużym kompleksem metabolicznym, który wskazuje, kiedy powinny pojawić się zmiany. Jest to jednak mierzone warunkami otoczenia, dlatego tak ważna jest zarówno temperatura, jak i światło dzienne.
Cykl dobowy zwierząt w historii
W całej historii cykle dobowe zwierząt były uważnie śledzone przez uczonych, takich jak Arystoteles, który obserwował dzienne i roczne zmiany, nawet w roślinach.
Później Galen z Pergamonu opisał także migracje ptaków, cykle snu zwierząt i hibernację. Te obserwowane przez greckiego filozofa wahania uważano za reakcje na naturalne bodźce. Później, dzięki badaniom naukowym, ustalono, że obie zmiany są niezależne, chociaż środowisko je promuje lub ogranicza.
To francuski astronom Jean Mairan w XVIII wieku przeprowadził pierwsze systematyczne badanie cyklu okołodobowego. W badaniach tych Mairan doszedł do wniosku, że rytm dobowy zwierząt nie ma ścisłego związku ze środowiskiem, co później okazało się nie do końca prawdziwe.
Cykl dobowy u ssaków
Ssaki to grupa zwierząt najlepiej zbadana pod względem cykli dobowych. Z analiz wynika, że instrument kontrolujący cykle okołodobowe (zegar biologiczny) znajduje się w jądrze nadskrzyżowaniowym, w podwzgórzu.
Jądro nadskrzyżowaniowe podwzgórza pośrodkowego to obszar, który kieruje zestawem hormonalnym z codziennymi zmianami fizjologicznymi. Jednym z tych hormonów jest estradiol, a innym ważnym hormonem, który należy wziąć pod uwagę, jest tak zwany hormon luteinizujący. Te dwa hormony odpowiadają za działanie na różne narządy, przekazując komunikaty okołodobowe z przestrzeni nadskrzyżowaniowej.
Hormony produkowane w środkowym podwzgórzu są bardziej obfite w nocy niż w ciągu dnia. Kiedy oko dostrzega ciemność, zostaje zaalarmowana przestrzeń sprzyjająca wzrostowi lub senności.
Chociaż centralne jądro sterujące cyklami okołodobowymi znajduje się w jądrze nadskrzyżowaniowym, istnieją inne „obwodowe zegary biologiczne” rozmieszczone w całym ciele. Wszystkie są ze sobą połączone i współpracują, aby zarządzać metabolizmem. Jednak zegary obwodowe mogą łatwo odłączyć się od centralnego, co prowadzi do różnych problemów metabolicznych, takich jak otyłość i cukrzyca.
Czynniki zewnętrzne
Jak wspomniał Jean Mairan, warunki środowiskowe nie są odpowiedzialne za przestrzeganie cykli dobowych. Co więcej, nawet przy braku takich warunków zwierzęta nadal wykazują pewną „stabilność” w swoich biologicznych rytmach. Jednak czynniki zewnętrzne mogą zmieniać lub modyfikować cykle dobowe.
Na przykład kofeina lub alkohol wywołują te zmiany. Więc rób bardzo jasne światła lub gdy są duże zmiany temperatury w nocy. Wszystko to wpływa w większym lub mniejszym stopniu i wywołuje pewien brak kontroli w metabolizmie. Z tego powodu coś tak prostego jak bezsenność może powodować więcej problemów sercowo-naczyniowych, a nawet rozwój cukrzycy.
Inne zegary drugorzędne
Istnieją inne narządy poza jądrem nadskrzyżowaniowym, które mogą pełnić rolę zegarów wtórnych (obwodowych). Narządy te mają zdolność generowania odpowiedzi niezwiązanych z podwzgórzem. Jednak te reakcje są słabsze.
Innymi czynnikami, które mają wpływ na cykl dobowy, są ciąża i poziom ciśnienia atmosferycznego. W przypadku silnych zmian stref czasowych dochodzi również do postępów lub regresji rytmów biologicznych.
Ale są nie tylko cykle okołodobowe, oprócz nich są też inne, które pojawiają się cyklicznie. Niektóre z nich to:
- Ultradianowe cykle: zmiany fizjologiczne, które powtarzają się w czasach krótszych niż czas trwania dnia. Takie jak cykle czuwania i snu, podczas gdy zwierzęta śpią. Natomiast istnieją
- Infradian Cycles: Fizjologiczne zmiany, które występują w okresach dłuższych niż czas trwania dnia. Są to, by wymienić tylko kilka, cykle księżyca i sezony upałów u zwierząt (zwane także rui).
Migracje w różnych grupach zwierząt są również częścią tych pozadobowych rytmów. Są one podawane przez sezony roczne (ultradiany) lub co dwa lata, dopóki nie przejdą przez okres kiełkowania roślin.
Jak widać, wszystko wskazuje na to, że żywe istoty to zespół czasowości, a nie tylko jedna.Istnieją różne czasy zamieszkujące umysł i ciało żywych istot. Wiele kultur opowiadało nam o połączeniu różnych czasów i najwyraźniej nauka odkrywa, że może to być prawdziwe.
