Hronobiologija

Pregled (koji uključuje i neke fiziološke pokazatelje) cirkadijalnog ritma ("biološki sat")

Hronobiologija χρόνος – hronos = put + biologija) je biološka nauka koja ispituje periodične (ciklične) pojave u živim organizmima i njihovo prilagođavanje sunčevim - i mjesečevim ritmovima. Ovi ciklusi su poznati kao biološki ritmovi. Povezani termini suhronomika i hronom, koji se koriste u nekim slučajevima da opišu bilo molekularne mehanizme koji su uključeni u hronobiološke fenomene ili više kvantitativne aspekte hronobiologije, naročito kada je potrebno poređenje ciklusa između organizama.

Hronobiološka istraživanja uključuju, ali nisu ograničeni na komparativnu anatomiju, fiziologiju, genetiku, molekularnu biologoju i ponašanje organizama u okviru smjene bioloških ritmova mehanike. Ostali aspekti osobito uključuju razviće, razmnožavanje, ekologiju i evoluciju.

Opis

Varijacije vremena i trajanje biološke aktivnosti u živim organizmima javlja se za mnoge bitne biološke procese. Javljaju se: (a) kod životinja (ishrana, spavanje, parenje, hibernacija, migracije, ćelijska regeneracija, itd), (b) kod biljaka (pokreti lista, fotosintetskim reakcijama, itd), a (c) u mikrobnih organizama kao kao i gljiva i protozoa. Čak postoje i u bakterija, posebno među cijanobakterijama (plavo-zelene alge). Najvažniji ritam u hronobiologiji je cirkadijalni ritam, a otprilike 24-satni ciklus fizioloških procesa pokazuje promjene u svim ovim organizmima. Termin cirkadijalni dolazi iz latinske riječi circa = oko + dies = dan, što zbirno znači oko jedan dan. To je regulirano cirkadijalnim satovima.

Cirkadijalni ritam se zatim može svesti na u rutinu ciklusa u toku 24 sata dnevno:

• Diurnalni ritam (dnevni), što opisuje aktivnosti organizna tokom trajanja jednog (osvijetljenog dijela) dana.
• Nokturnalni ritam (dnevni, svijezli dio dana), koji opisuje aktivnost noćnih životinja.
• Krepuskularni ritam, koji opisuje primarne aktivosti živoinja, prije svega u zoru i sumrak (primjeri: bjelorepi jelen, neki šišmiši).

Dok se cirkadijalni ritmovi definiraju kao endogeno regulirani, drugi biološki ciklusi mogu zavisiti od egzogenih signala. U nekim slučajevima, multi-trofički sistemi mogu iimati ritmove vođene cirkadijalnim promjenama jednog od članova (koji mogu također biti pod uticajem podešavajućih vanjskih faktora). Endogeni ciklusi biljaka mogu biti regulirani aktivnošću bakterija, koje kontroliraju dostupnost biljaka komponenti za fotosintezu.

Mnogi druge važni ciklusi su također proučavani, uključujući:

• Infradijalski ritam, što su ciklusi duže od jednog dana, kao što su godišnje migracije ili reprodukcijski ciklusi određenih životinja ili ljudskog menstrualnog ciklusa.
• Ultradijalnog ritam, što su ciklusi kraći od 24 sata, kao što je 90-minutni REM ciklus, 4 sata nosni ciklus, ili 3 sata ciklus proizvodnje hormona rasta.

Plimni ritmovi, obično se odnosi na život u u moru, koje prati oko 12,4 sata za prelaske iz visoke do niske plime i nazad.

• Lunarni ritmovi, koji prate lunarne cikluse (29,5 dana). Oni su relevantni npr. za morski život, jer nivo plima se modulira preko lunarnog ciklusa.
• Genske oscilacije - neki geni tokom određenih sati tokom dana su aktivniji nego u drugim sati ili pojačanu ekspresiju gena.

U okviru svakog ciklusa, vremenski period u kojem je proces aktivnije se zove akrofaza. Kada je postupak manje aktivan, ciklus je u batifazi ili prolazna (kroz) faza. U trenutku najviše aktivnosti je vrh ili maksimum; najniža tačka je nadir. Raspon između faza najniže aktivnosti je amplituda.

Vanjski linkovi

• Halberg Chronobiology Laboratory at the University of Minnesota, founded by Franz Halberg, the "Father of Chronobiology"
• The University of Virginia offers an online tutorial on chronobiology.
• See the Science Museum of Virginia publication Can plants tell time?
• The University of Manchester has an informative Biological Clock Web Site
• S Ertel's analysis of Chizhevsky's work