Нобелевская премия по физиологии и медицине, 2017: что нас движет
Нобелевская премия по физиологии и медицине за 2017 год была присуждена трем американским ученым за открытие молекулярных механизмов, контролирующих циркадные ритмы, биологические часы, которые ожидают циклы день / ночь, чтобы оптимизировать физиологию и поведение организмов.
Джеффри Холл (слева), Майкл Росбаш (справа), Майкл Янг (справа). (Фотография из архива AP 2013 г.) Drosophila melanogaster, плодовая муха, которая более века служила испытательным полигоном для генетики, снова дала плоды. Нобелевская премия по физиологии и медицине была присуждена трем американским молекулярным биологам, которые использовали Drosophila с 1970-х годов в своей работе над циркадным ритмом, внутренними часами, которые поддерживают синхронизацию с миром. Он отслеживает вращение Земли, сообщает нам, когда ложиться спать, а когда пора вставать, и подготавливает нас к рутинным физическим задачам, которые мы выполняем днем и ночью, а также к проблемам, с которыми мы можем столкнуться.
Ритм обеспечивает максимальную бдительность в середине утра, что весьма полезно, будь вы охотником-собирателем на поисках пищи или капитаном промышленности на собрании. Он также оказывает свое влияние невидимым образом, регулируя цикл кровяного давления и температуры тела. Он подавляет опорожнение кишечника незадолго до полуночи и отказывается от этого контроля рано утром, гарантируя, что мы не просыпаемся в период наиболее глубокого сна и самого низкого уровня метаболизма. Люди разделяют циркадный ритм с животными, растениями, грибами и даже архаическими формами жизни, такими как цианобактерии - одноклеточными организмами, которые так далеко отошли в эволюционной цепочке, что у них даже нет четко определенных ядер клеток.
Циркадный ритм наблюдался с древних времен - капитан трирем, плававший по Аравийскому морю при Александре Великом, описал нутацию листьев тамаринда. Первый научный эксперимент, касающийся этого явления, датируется 1729 годом, когда французский хронобиолог Жан-Жак д'Орту де Майран заметил, что дневное открытие и закрытие мимозы (Mimosa pudica) остается во времени, даже когда растение содержится в полной темноте. Это был первый шаг к пониманию науки о циркадном ритме - понимание того, что он является эндогенным и не вызывается внешними раздражителями, такими как солнечный свет.
Несмотря на то, что циркадный ритм был понят и подробно описан, Нобелевская премия по физиологии и медицине 2017 года была присуждена Джеффри Холлу и Майклу Росбашу, пожизненным коллегам из Университета Брандейса, и Майклу Янгу из Университета Рокфеллера за то, что они попали под капот. его механизма - движущей силы биологических часов, которые заставляют нас тикать. Как и многие другие жизненные процессы, он оказывается автономной петлей отрицательной обратной связи. И вчера его тоже не опознали.
История началась в 1984 году, когда Холл и Росбаш выделили «ген периода», что в то время было трудным делом. Когда в 2012 году они выиграли Канадскую международную премию Гэрднера за свою работу, Холл сообщил, что их коллега заметил, что это был первый случай выделения гена, связанного с одной функцией. В 1990 году было обнаружено, что мРНК, списанная с гена, вышла из ядра клетки и синтезировала «белок периода», который вернулся обратно в ядро и заблокировал «ген периода», предотвращая дальнейшее производство. Цикл возобновился, когда количество периодического белка снизилось. Последовательность включения-выключения вызвала 24-часовую синусоподобную волну уровней белка, соответствующую дню и ночи. Это тиканье часов, отвечающее за циркадный ритм.
Однако, хотя ритм является эндогенным, его можно исправить. Кажется, что у большинства клеток в организме есть это, и они соединяются с биологическими часами в центральной нервной системе, когда они дрейфуют не в фазе, так, как подключенные к Интернету компьютеры синхронизируют свои часы с универсальными серверами времени. Кроме того, сенсорные стимулы, такие как дневной свет, синхронизируют всю систему с миром. У полностью слепого человека рабочий циркадный ритм, но в отсутствие внешней коррекции или «увлечения» он или она могут не совпадать с миром.
У людей с нарушениями сна могут быть похожие проблемы - циркадный ритм, который немного не совпадает по фазе с внешним миром. Смена часовых поясов - это катастрофическая фазовая проблема, когда больной часами не синхронизируется с окружающим миром и, вероятно, находится в состоянии замешательства, пока внешние сигналы не сбрасывают часы тела. Вот почему рекомендуется как можно скорее следовать циклу сна пункта назначения.
В последние годы медицина занялась периферией системы регуляции циркадных ритмов. Использование мелатонина, гормона, регулирующего сон, вырабатываемого шишковидной железой, стало настоящей модой, и его назначают при смене часовых поясов и бессоннице. Принята во внимание важность хронобиологии, первопроходцами которой стали такие исследователи, как Майран, и могут быть обнаружены корреляции между временем приема лекарств и их эффективностью. Нарушения образа жизни, такие как диабет и сердечно-сосудистые заболевания, связаны с нарушением циркадных ритмов. И есть опасения по поводу метаболических эффектов профессий, которые резко отклоняются от нормального циркадного ритма: экипажи авиакомпаний подвергаются риску, а работа колл-центра может навсегда изменить рабочий день и ночь.
Это периферийные взаимодействия, но понимание основной пружины телесных часов может позволить более глубокое вмешательство. И хотя работа Холла, Росбаша и Янга находится на внутриклеточном уровне, она должна привести к лучшему пониманию того, как миллионы часов в организме работают вместе. В конце концов, это могло бы помочь полностью разгадать секреты восходящей ретикулярной активирующей системы, структуры в стволе мозга, которая регулирует переход между сном и бодрствованием, считается средоточием сознания и спокойно отвечает на самый фундаментальный человеческий вопрос. уверенность: я существую.
Джеффри К. Холл, 72 года.
Получил докторскую степень в 1971 году в Вашингтонском университете в Сиэтле, был докторантом в Калифорнийском технологическом институте в 1971-73 годах, поступил в Университет Брандейса в Уолтеме в 1974 году, а в 2002 году стал сотрудником Университета штата Мэн.
Михаил Росбаш, 73 года
В 1970 году получил докторскую степень в Массачусетском технологическом институте и следующие три года работал докторантом в Эдинбургском университете в Шотландии. С 1974 г. работает на факультете Университета Брандейс в Уолтеме, США.
Майкл Янг, 68 лет
В 1975 году получил докторскую степень в Техасском университете в Остине. С 1975 по 1977 год он был научным сотрудником Стэнфордского университета в Пало-Альто. С 1978 года он работает на факультете Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке.
АЛЬФРЕД НОБЕЛЬ: Человек, стоящий за премией
Альфред Нобель, шведский химик, инженер, изобретатель, бизнесмен и филантроп, родился в Стокгольме 21 октября 1833 года. В 1867 году, после нескольких лет экспериментов с химическим нитроглицерином, Нобель запатентовал динамит, который произвел революцию в горном деле и гражданском строительстве. в 19 веке. Он продолжал работать над технологиями взрывчатых веществ и другими химическими изобретениями и к моменту своей смерти в 1896 году имел 355 патентов. Нобель основал и владел целой плеядой компаний, в том числе с 1894 года до своей смерти Bofors.
27 ноября 1895 года Нобель подписал свое третье и последнее завещание, в котором он оставил большую часть своего состояния для учреждения фонда, проценты по которому будут ежегодно распределяться в виде премий тем, кто в течение предыдущего года принесут величайшее благо человечеству.
ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ:
