Ritmurile biologice adaptive ale organismelor

Ritmurile interne și externe ale organismelor; - activitatea lui A.L. Chizhevski, legat de studiul ritmurilor activității solare; - Tipuri de bioritmuri: per diem, an, lună, maree; - pe cronobiologie și chronomedicină; - despre ritmurile de eficiență.







Una dintre proprietățile de bază ale naturii vii este ciclicitatea majorității proceselor care apar în ea. Toată viața de pe Pământ, de la celulă până la biosferă, este subordonată anumitor ritmuri. Având în vedere diversele tipuri de adaptare care au apărut în organismele vii într-un anumit habitat, nu se poate contribui la adaptarea lor la schimbările spațio-temporale ale naturii vii. În fiecare an, observăm frunzele de toamnă, hibernarea de iarnă a unor animale, apusul de primăvară și, în cele din urmă, maturarea de vară a fructelor sau zborul puilor din cuib. Aceste procese au loc într-o ordine strictă și un ciclu se deplasează pe celălalt într-o anumită ordine. Cocoșii ne trezesc dimineața, iar colegii și liliecii sunt vânate noaptea, florile de păpădie se deschid dimineața și se închid seara. Multe organe și sistemele lor de animale superioare și om lucrează "ca un ceas", adică într-un anumit ritm, stabilit o dată și nemodificat pe tot parcursul vieții organismului.

Ritmurile naturale ale oricărui organism pot fi împărțite în interior (legate de activitatea sa vitală) și externe (schimbări ciclice în mediul înconjurător).

Ritmurile interne sunt, în primul rând, ritmurile fiziologice ale organismului. Nici un proces fiziologic nu este continuu.

Sinteza ADN-ului și a ARN-ului în celulă are loc ritmic, este asociată cu ciclul celular (toate celulele din procesul de divizare parcurg periodic faze separate: fazele G și S ale mitozei). Astfel, reînnoirea ADN și ARN în celulă este ritmică. Ansamblul de proteine ​​este, de asemenea, un proces strict ritmic, care poate fi comparat cu munca unui transportor.

Reducerea mușchilor, bătăile inimii, respirația, munca glandelor interne etc. - toate acestea sunt exemple de procese ritmice ale corpului. În același timp, fiecare sistem de organe are o perioadă de reapariție proprie, care poate fi modificată numai printr-o gamă foarte restrânsă de factori de mediu. Acest ritm, care nu depinde de condițiile externe, se numește endogen. Funcționarea ritmică a funcțiilor sale fiziologice, corpul pe măsură ce contează timpul și debutul fiecărei faze următoare este determinat de timp. În aceste procese, timpul acționează ca cel mai important factor de mediu.

Ritmurile externe sunt naturale geofizice, deoarece sunt legate de rotația Pământului în raport cu Soarele și Luna față de Pământ. Sub influența acestei rotații, mulți factori de mediu de pe planeta noastră, în special regimul de lumină, temperatura, presiunea, câmpul electromagnetic al atmosferei, valurile oceanice și schimbările naturale se schimbă în mod natural.

AL Chizhevski a legat istoria universului de formarea omenirii. În cercetările sale științifice, biologia generală, fiziologia, medicina, geofizica, meteorologia, astronomia, istoria și sociologia au fost strâns legate între ele. El a făcut două descoperiri, care au marcat începutul unor domenii fundamentale noi în știință și tehnologie.

Prima este descoperirea efectului biologic al ionilor de aer unipolari. AL Chizhevski a stabilit că o lipsă de energie electrică vii duce la patologie în orice biosisteme, degradarea și moartea acestora. Aeroionele sunt un factor necesar pentru existența în siguranță a ființelor biologice. Acești ioni negativi folositori de lumină se formează în zori, în lumina puternică a soarelui. Dimpotrivă, ionii pozitivi grei se acumulează în orașe și spații închise.

Chizhevski a inventat o modalitate tehnică de a "reînvia" aerul de instalații închise. Acum, "chandelierul chizhevskogo" este vândut, ceea ce face posibilă revigorarea sediului.

Deci, depindem de Soare. Acest lucru se manifestă în alte ritmuri adaptive ale organismelor - anual, diurnal (circadian).

O serie de modificări ale activității vitale a organismelor coincid în perioada cu cicluri geofizice externe. Acestea sunt așa-numitele ritmuri biologice adaptive - diurnă, maree, egale cu luna lunară, anuală. Datorită acestor ritmuri, cele mai importante funcții biologice ale corpului, cum ar fi nutriția, creșterea, reproducerea, coincid cu cea mai favorabilă pentru acest proces de zi sau de an. Ritmurile biologice adaptate au apărut ca o adaptare a fiziologiei ființelor vii la schimbări regulate de mediu în mediul extern. În acest sens diferă de ritmurile pur fiziologice care susțin activitatea vitală continuă a organismelor: respirația, circulația sângelui, diviziunea celulară etc.

Să analizăm în detaliu exemple de bioritmuri individuale ale organismului.

Ritmurile zilnice. Ele se găsesc într-o varietate de organisme, de la unicelular la om. Acestea sunt ritmuri cu o periodicitate de 24 de ore. Ele sunt numite, de asemenea, ritmuri circadiane. Astfel de ritmuri sunt congenitale, condiționate genetic.

Bioritmii sunt oscilații periodice ale unui proces biologic. Din punct de vedere grafic, bioritmurile pot fi descrise de un sinusoid cu o anumită amplitudine și o fază de oscilații.

O persoană are mai mult de 100 de funcții fiziologice, afectate de o periodicitate regulată: somn și veghe, modificări ale temperaturii corpului, volum, compoziția chimică a urinei, performanța musculară și psihică etc.

Amoebele modifică rata de diviziune în 24 de ore. La unele plante, deschiderea și închiderea florilor, creșterea și coborârea frunzelor, intensitatea maximă a respirației și altele asemănătoare se limitează la un anumit moment al zilei.

Prin schimbarea perioadelor de somn și de veghe, animalele sunt împărțite în zi și noapte. Activitatea zilnică a găinilor domestice, a păsărilor pasarele, a crabiilor, a furnicilor, a libelulelor este puternic pronunțată. De obicei, animale de noapte - arici, lilieci, bufnite, mistreți, majoritatea felinelor, gândacii.







Unele specii au aproximativ aceeași activitate atât în ​​timpul zilei cât și în timpul nopții.

Flying veverițele, pentru care caracteristică amurg este caracteristic, se trezesc seara în mod sincron, într-o anumită oră exactă. În condițiile experimentale, plasându-se în întuneric complet, proteinele păstrează un ritm circadian. Cu toate acestea, el își poate pierde calea dacă nu reia alternanța dintre zi și noapte.

La om, ritmurile circadiene au fost studiate în diferite situații: în peșteri, camere ermetice, scufundări etc. Sa constatat că în abaterile de la ciclul zilnic la om un rol important îl au caracteristicile tipologice ale sistemului nervos. Ritmurile circadiene pot fi diferite chiar și în rândul membrilor aceleiași familii.

La cele mai multe specii, dacă se încadrează în alte zone geografice, poate fi restructurat un ritm circadian. De obicei, aceasta nu se întâmplă imediat, ci atrage câteva cicluri și este însoțită de o serie de tulburări în starea fiziologică a organismului. De exemplu, oamenii care zboară pe avioane pe distanțe lungi desincronizează ritmul lor fiziologic cu timpul astronomic local. Corpul începe să se reconstruiască. În același timp, există o oboseală crescută, o stare de rău, o dorință de a dormi în timpul zilei și de a rămâne treaz noaptea. Perioada de adaptare durează de la câteva zile la două săptămâni.

Desincronizarea ritmurilor este o problemă medicală importantă în organizarea muncii de noapte și de schimbare a oamenilor dintr-o serie de profesii, în zboruri spațiale, scufundări, lucrări subterane.

Ritmurile circadiană și diurnă stau la baza capacității organismului de a simți timpul. Această abilitate a ființelor vii se numește "ceasul biologic" al organismelor vii, care le orientează nu numai într-un ciclu zilnic, ci și în cicluri geofizice mai complexe ale schimbărilor în natură.

Mici ritmuri. Tipurile de organisme de coastă trăiesc într-o periodicitate foarte complexă, când un ciclu de iluminare de 24 de ore este suprapus cu o alternanță de maree, a cărei fază este schimbată zilnic cu 50 de minute.

Stridiile la maree strânse strânge cerceveaua și nu mai mânca. Periodicitatea deschiderii și închiderii cochiliei în ele este păstrată pentru o lungă perioadă de timp după transferarea acestora în acvariu.

Peștele de pește, care trăiește lângă coasta din California, folosește în ciclul său de viață înălțimea mareelor. La cel mai înalt nivel, femelele au așezat ik-r-ul la marginea apei, săpat-l în sol nisipos. Odată cu retragerea apei, caviarul se coace în nisip umed. Producția de prăjituri are loc într-o jumătate de lună și este programată până la următoarea maree.

Periodicitatea, egală cu luna lunară - ritmul endogen al reproducerii crinilor liliani, deseori servește ca un semnal pentru reproducere, înmulțirea viermilor polieților de Paolo. O persoană are tendința de sângerare la pacienții operativi, în funcție de fazele lunii. Dar semnificația adaptivă a marea majoritate a ritmurilor lunare endogene nu este încă cunoscută.

Ritmurile anuale sunt una dintre cele mai universale în natură. Modificările actuale în natura naturii sunt strâns legate de multiplicarea, creșterea, mizeria și experiența perioadelor nefavorabile ale anului.

Modificările sezoniere reprezintă schimbări profunde ale fiziologiei și dezvoltării organismelor care afectează morfologia și caracteristicile clanului de viață, iar natura adaptivă a acestor schimbări este evidentă.

Cele mai clare Schimbările sezoniere în mediul înconjurător, a godo- mai pronunțate: frecvența activității organismelor. Toamna frunze de toamna, diverse Chausie, hibernare, depozitarea de grăsime, migrația sezonieră naparlire dezvoltat Advan-guvernamentale în zonele cu climă temperată și rece, iar la tropice, periodicitate sezonieră Shost în cicluri de viață și-a exprimat mai puțin brusc.

Astfel, debutul următoarei etape a ciclului anual al anselor vii este parțial rezultatul ritmului endogen, și parțial datorită fluctuațiilor factorilor externi.

Unul dintre factorii de mediu cu cea mai mare precizie și în mod regulat schimbare este lungimea zilei ușoare, ritmurile alternării perioadelor întunecate și luminoase. Acesta este factorul care servește majorității organismelor pentru orientare pe parcursul anului.

Fotoperiodismul este o reacție la schimbările sezoniere în lungimea zilei, ritmul perioadelor luminoase și întunecate ale zilei. Fotoperiodismul plantelor și al animalelor (condiționate în mod ereditar, proprietăți fixe genetic). Studiul regularităților dezvoltării sezoniere a naturii se ocupă de un mediu aplicat special al ecologiei - fenologiei.

Chronobiologie, chronomedicină. O nouă direcție în medicina biomedicală, care studiază legile funcționării organismului, toate procesele de viață în timp.

O parte integrantă a cronobiologiei este doctrina ritmurilor biologice.

Structura timpului ritmurilor este foarte complicată. Se poate spune că toate ritmurile vii sunt inerente unui organism viu. Este necesar să se ia în considerare fluxul individual de bioritmuri în fiecare persoană. De exemplu, există oameni "bufnițe" și "larks", care depind de bio-ritmuri individuale.

Chronomedicine își propune să utilizeze legile bioritmilor pentru prevenirea, diagnosticarea și tratamentul bolilor la om. În primul rând, se dezvăluie dacă există devieri în cursul normal al proceselor bioritmice.

Astfel, oamenii de stiinta medicale au identificat link-ul destul de clar și specific în ture ritmul circadian si hipertensiune arteriala, ulcer gastric și intestinal două nadtsatiperstnoy. În acest caz, corectarea bioritmelor ajută la vindecarea mai rapidă a unui pacient. În ultimii ani, a fost acumulată o cantitate mare de materiale privind dependența acțiunii medicamentelor de faza bioritmică. În diferitele faze ale bioritmilor zilnice, sensibilitatea unei persoane la medicamente variază.

Pentru majoritatea medicamentelor antihipertensive este cel mai eficient de recepție a acestora în 15-17 ore. T. E. Într-un moment în care începe creșterea tensiunii arteriale circadian. Reacția alergică maximă la penicilină scade orele de la 18,50 la 04 de ore în timpul zilei. Aceeași doză de etanol (sau en dotoksina) Activitatea de fază timpurie a organismului poate fi fatală, iar în faza timpurie de repaus - indiferent.

Să dăm un exemplu de prag de sensibilitate dureroasă a dinților: este mai bine să mergem la stomatolog după amiază decât dimineața.

Practica de contabilizare a bioritmilor este folosită în tratamentul corticosteroizilor - dezvoltă scheme de cronoterapie individuală sau pentru un grup de persoane și primește rezultate bune în tratamentul tulburărilor vegeta-cavulare, astmului bronșic. În acest caz, introducerea medicamentelor hormonale imită bioritmul normal al secreției acestor hormoni la persoanele sănătoase.

Un aspect deosebit de important în tratamentul cancerului bioritmurilor umane-bolevany, deoarece este important la chimioterapie, luând în considerare fazele mitozei celulelor canceroase, adică. E. În faza în care celulele sunt mai sensibile la acest prep-tu.

Rezistența corpului are și un caracter ritmic: în diferite momente ale zilei organismul reactioneaza diferit la efectul patologic al-ing chimice, factorii de mediu fizici, biologici. Se știe că în mediul înconjurător și în corpul uman există destule microbi pentru a se îmbolnăvi în orice moment. Cu toate acestea, boala apare adesea când nu observăm, dar curba noastră de rezistență se află în faza inferioară. În plus, influențele externe (rece, vânt), care pot reduce amplitudinea rezistenței - și apoi microbii ne câștigă.

Sa constatat că amplitudinea proceselor ritmice asociate cu vârsta - amplitudinea maximă observată la o vârstă tânără și mijlocie, si sub varsta de SRI are loc dispariția proceselor amplitudinile bioritmichnyh și să crească protses-SY desincronizare interne.

Ritmul capacității de lucru. Fluctuațiile capacității mentale de lucru în perioada de veghe au fost studiate pentru mai mult de 100 de ani. În experimente sa constatat că memorarea cuvintelor fără sens are loc de obicei mai repede dimineața; eficienta mintala creste in jurul pranzului, dupa-amiaza procesele intelectuale si motorii au diferite curbe. "de fapt, intelectual-alnye" ajunge la un maxim în mijlocul zilei, iar funcțiile "motor" sunt crescute pe parcursul zilei. Unii oameni, atunci când îndeplinesc sarcini legate de "prelucrarea rapidă a informațiilor", sunt respectate. cu excepția dimineții și a vârfului de la ora 21:00. Acesta este așa-numitul "efect al sfârșitului muncii".

Astfel, studiul bioritmelor umane are o valoare științifică și aplicabilă importantă, care este folosită în medicina practică. Bioritmii - aceasta este una dintre fețele unui proces divers de adaptare a organismelor vii la condițiile de mediu în schimbare.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: