Hoppa till huvudinnehåll

Vår fantastiska inre klocka

Klocka med visare.
Klocka med visare. Bild: Yle sommartid,vintertid,Normaltid,klocka

Som vi har hört så går 2017 års Nobelpris i medicin eller fysiologi till amerikanerna Jeffrey C Hall, Michael Rosbash och Michael W Young för deras upptäckter kring den cirkadiska rytmen, cellernas mekanism som styr både människornas, djurens och växternas inre klocka.

Forskarna har bland annat lyckats isolera genen som styr bananflugans dygnsrytm.

Den inre klockan reglerar bland annat kroppens sömncykler, blodtryck, hormonnivåer och kroppstemperaturen. Den påverkar allt jordiskt liv, från encelliga cyanobakterier till de högre stående ryggradsdjuren, inklusive oss människor.

Solen och andra zeitgebers

Studierna av den inre klockan är en helt egen vetenskapsgren som kallas kronobiologi.

Kronobiologi går som namnet säger ut på att studera biologiska rytmer och hur de relaterar sig till signaler från omgivningen, det där som tyskarna kallar zeitgeber, eller synkroniserare på svenska.

Den mest uppenbara zeitgebern är ju förstås solljuset och dess växlingar.

Aurinko paistaa meren yllä.
Aurinko paistaa meren yllä. Bild: Mikael Skog solen

Vi människor har sedan urminnes tider observerat naturens reaktioner på det ökande och avtagande solljuset, framför allt hur växterna öppnar och sluter sina blommor och blad enligt ljusmängden.

Men det dröjde till 1700-talet innan man kunde bevisa att det inte bara handlar om yttre signaler – någonting inom organismen skvallrar om vad klockan är, inte bara solens höjd på himlen.

Opp, Mimosa!

En av de första som gjorde vetenskapliga observationer av det här var den franske astronomen Jean Jacques d’Ortous de Mairan.

Året var 1729 då han placerade en mimosaväxt i mörker och noterade att den fortfarande öppnade och slöt sina blad enligt tiden på dygnet, också då solen lyste med sin frånvaro.

Från det här drog han slutsatsen att växtens impuls att öppna och sluta sina blad var kopplad till en intern mekanism snarare än bara ett slaviskt följande av yttre stimuli som solljusets växlingar.

Men det är klart att om man helt och hållet avlägsnar dagsljusets växlingar från ekvationen under en längre tid, så blir den inre klockan virrig, förr eller senare.

Isolering under jord

En av de första i modern tid som aktivt forskade i den biologiska klockans inverkan på människan är den franska geologen och grottforskaren Michel Siffre, i början av 60-talet.

Grottforskaren Michel Siffre.
Michel Siffre (i mitten). Grottforskaren Michel Siffre. Bild: Der Spiegel grottor,Michel Siffre

Det här var i början av rymdfärdernas era och mitt under det kalla kriget, då man undrade hur människokroppen skulle reagera på långa perioder av isolering, antingen i en rymdkapsel eller i ett bombskydd efter ett kärnvapenkrig.

Året var 1962 då den 23-årige Siffre utförde ett ban- och halsbrytande experiment där han kunde påvisa att vi har inbyggda biologiska klockor precis som växterna.

Mellan den 18 juli och 14 september 1962 isolerade han sig från omvärlden i Scarrasson-glaciärgrottan i de franska Alperna, 100 meter under markytan.

Siffres enda kontakt med omvärlden var en telefonlinje som han använde till att rapportera när han gick och lade sig och när han vaknade.

Svår desorientering

Bristen på stimuli utifrån och frånvaron av klockor fick med tiden Siffre att bli helt desorienterad beträffande tidens gång (och som han senare medgav, inte värst långt ifrån vansinnig).

Siffre trodde själv att han sov i 15 timmars cykler och att han helt och hållet hade tappat kontakten med den naturliga dygnsrytmen. Men som det visade sig så höll hans kropp tiden rätt så bra, med ett genomsnittligt dygn på 24,5 timmar.

Efter 63 dygn inuti glaciären, den 14 september 1962, då Siffre slutligen dök upp i dagsljuset, trodde han att det var den 20 augusti. Han hade med andra ord tappat en hel månad från sitt medvetande.

Men hans kropp visste bättre. Och Siffre kunde bevisa en gång för alla att också vi människor var utrustade med en biologisk klocka.

Fler forskare går på djupet

Ett par år senare utförde Michel Siffre ett annat motsvarande experiment, men då i övervakande roll med två andra grottforskare som provkaniner, Josie Laures och Antoine Senni. Också de lät isolera sig under marken, i var sin grotta, ett hundratal meter ifrån varandra.

De enda människor på jordytan som Laures och Senni hade kontakt med, per telefon, var forskare som bokförde deras sömn, deras kroppsvärden och näringsintag.

Laures och Senni behövde inte vara helt utan tidsfördriv, syftet var inte att experimentera i bristen på total sensorisk stimuli, de var tillåtna att göra saker som att lyssna på musik eller göra handarbeten, till exempel så virkade Laures.

Lummelundagrottan på Gotland.
Inte den mest stimulerande miljön. Lummelundagrottan på Gotland. Bild: Marcus Rosenlund grotta,grottor

Laures tillbringade 88 dagar i sin grotta medan Senni var 126 dygn i sin. När de slutligen kom ut var de i relativt gott fysiskt skick men ännu mer förvirrade än Siffre efter sitt experiment.

Antoine Senni trodde till exempel att det var den fjärde februari då han kom ut, då det korrekta datumet var den 5 april. Josie Laures var annars i gott fysiskt skick, men det tog länge innan hon återfann en naturlig sömnrytm.

För den här gången hade isoleringen lyckats lura till och med den interna klockan. Senni, visade det sig, hade fallit in i en rytm där han kunde sova 30 timmar i streck, även om han själv trodde att han bara hade tagit en kvick tupplur.

Verklighetens Törnrosasömn

Senare forskning i isolation har visat att människor kan tänja ut sin sömncykel så länge som till 48 timmar då de inte får något stimuli utifrån.

Men upprepade experiment med isolering har också senare visat att människans inre klocka, vår dygnsrytm, är naturligt indelad i lite drygt 24 timmar. Men var ligger då den här klockan, rent fysiskt?

Allt har att göra med ett litet område i hjärnan, den lilla suprakiasmatiska kärnan i hypotalamus. Stor som ett risgryn ungefär. Det är i praktiken den som är vår inre klocka, den som styr vår dygnsrytm.

Och den får sin huvudsakliga tidssignal från solen. På kvällen, då ljuset avtar, ger den tallkottkörteln en signal att börja pumpa ut melatonin, som säger åt kroppen att det är läggdags.

Omvänt funkar det så att på sommaren, då melatoninnivån sjunker tack vare det ökade ljuset, får det produktionen av prolaktin att öka hos kvinnor, vilket ökar på fruktbarheten.

Så alla ni som är födda omkring vårdagjämningen kanske har midsommarsolen att tacka, som satte er mamma och pappa i rätt stämning nio månader tidigare.

Silhuetten av två i en eka, i bakgrunden lyser nattsolen.
Midsommarsol. Silhuetten av två i en eka, i bakgrunden lyser nattsolen. Bild: Kaisa Siren / All Over Press Finland midnattssol,midsommar,sommar,utombordsmotorer,fiske,rodd,roddbåt

De som inte ser

Den suprakiasmatiska kärnan, den som tajmar vår inre klocka, den får alltså sin signal från ögonen, via synnerven. Så hur är det med folk som är blinda? Hur reglerar de sin inre klocka?

Många som är blinda lider de facto av sömnsvårigheter och får då melatonin för att lindra symptomen.

Men det finns amerikansk och brittisk forskning som tyder på att även om en människa är helt blind, om själva syncellerna i näthinnan, de så kallade tapparna och stavarna är förstörda, så kan ögat ändå registrera ljus, även om personen i fråga inte är medveten om det.

Med andra ord, signalen kan ändå nå hypotalamus via synnerven. Så du kan ha en fungerande inre klocka också om du inte ser. Och även om vår inre klocka fungerar också under längre perioder av isolering så blir vi sjuka utan ljus.

Försök med laboratoriemöss har visat att möss som utsätts för längre perioder av mörker drabbas av depressionsliknande symptom.

Ljusbrist sänker dopaminutsöndringen, den inverkar på sockerbalansen och försämrar rentav minnet. I både möss och människor.

Renarnas knep

Renarna, alltså de som betar uppe i Lappland, de har däremot fixat det här på ett smart sätt. De lever ju i ständigt mörker eller ständigt ljus, beroende på årstiden, så de skulle lätt kunna bli stressade.

Men det har visat sig att renarnas biologiska klocka funkar på ett lite annat sätt än vår. Vår inre klocka gör att melatoninutsöndringen ökar och minskar under en relativt jämn 24-timmarscykel.

Renarnas melatoninutsöndring och dygnsrytm styrs däremot mer direkt av mängden dagsljus, inte av den genetiskt betingade interna klockan.

renar
Renarna: biologisk smartklocka renar Bild: Yle/Sune Bergström vit ren

Alltså: hormonmängden höjs när det blir mörkt och sänks när det blir ljust. Renarna har med andra ord ingen dygnsrytm, man kan snarare säga att de har en årsrytm.

Det här gör det möjligt för dem att fortsätta sitt mumsande på lavar då de hittar sådana, oberoende av tiden på dygnet, utan att avbrytas av den inre klockan som säger att det är läggdags.

Och det verkar ju funka för dem. Trots allt, när har någon sett en ren med mörkerdepression?

Läs också

Vetenskap

Nyligen publicerat - Vetenskap