С.Э. Шноль, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, лаборатория физической биохимии Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН, г. Пущино

В XVIII в. было естественно работать в разных научных направлениях – это был стиль еще недавнего Ренессанса. Ученый секретарь Парижской королевской академии наук де Мэран был астрономом и математиком. Он вел переписку со многими выдающимися исследователями разных стран. Тогда не было журналов, и о научных результатах сообщали друг другу в письмах и обобщали их в мемуарах и диссертациях. В 1729 г. де Мэран сообщил о замечательном наблюдении.

Кто сейчас, когда значительная часть жителей нашей страны имеет огороды, не видел, как растет фасоль? Все видели. А кто замечал, что ночью фасоль опускает листья, а перед рассветом поднимает? Мало кто это видел – что за фантазия идти ночью на огород смотреть на фасоль!

Эти «никтинастические» движения листьев заметил де Мэран. И он сделал важнейший опыт: поместил фасоль в темную комнату – в темноту и днем и ночью – и наблюдал, что движения листьев продолжаются и без изменения освещенности: поднимаются, когда наступает день (а в комнате все равно темно) и опускаются ночью. Как листья определяют, что там, «на воле», день или ночь? У них есть часы? Может быть, фасоль чувствует изменения температуры?

У многих растений листья располагаются перпендикулярно солнечным лучам и стеблю днем и параллельно стеблю ночью. Эти движения «засыпания» можно зарегистрировать на вращающемся барабане с помощью специально закрепленного пера (А). У многих растений, таких как обыкновенная фасоль, листья продолжают эти движения в течение нескольких дней даже при непрерывном тусклом освещении. (Б) – запись этого циркадинного ритма, в условиях непрерывного тусклого освещения

Термостатов тогда не было. В 1758 г. Дюмель повторил опыты де Мэрана, поместив растения в глубокую пещеру – во мрак, где температура была неизменна и днем и ночью. Движения листьев продолжались (постепенно, через много дней, эти движения затухают, но от очень короткой вспышки света движения возобновляются, причем так, как будто все время часы шли, только листья-стрелки не двигались).

Прошло 270 лет с открытия де Мэрана. Проблема биологических часов трудами десятков выдающихся исследователей весьма разных специальностей близка к разрешению.

Внутриклеточные ритмы

Что мы знаем о биологических часах сейчас, в начале XXI в.? Знаем, что они есть в каждой клетке, что в многоклеточных организмах все часы всех клеток должны идти согласовано, образуя иерархическую систему: часы отдельных клеток управляются часами органа, часы всех органов настраиваются по часам центральной нервной системы (если она есть), а в ней – в мозге – есть главные часы организма. Знаем, что биологические часы активны (в отличие от солнечных часов) и эндогенны, т.е. они «идут» сами – внутри каждой клетки есть свой «маятник», «колебательный контур», периодический процесс, отмеривающий единицы времени. При этом ход внутриклеточных часов, как и ход искусственных, рукотворных? часов, можно подстраивать по фазе – «подводить стрелки» соответственно с периодическими процессами окружающей среды, прежде всего суточным вращением Земли.

«Часовой механизм», как и полагается особо ценному имуществу, передается по наследству – в клетках есть гены часов. ............