Временная организация живой системы — это не что-то сугубо автономное; для нее необходимы внешние сигналы, влияние естественной ритмической среды. Некоторое время организм, по-видимому, может существовать в аритмичной среде. Но подобное нарушение временной организации — отсечение ее внешней компоненты — рано или поздно сказывается на состоянии организма, приводя к снижению его жизнеспособности и, в конечном счете, к гибели. Как бы ни был развит спонтанный ритм — он один не может заменить ритмическое многообразие среды. Совсем недавно К. Питтендраю и его сотрудникам удалось показать, что условия постоянного освещения, а также неестественных световых режимов (не кратных 24 часам) резко снижают продолжительность жизни дрозофил. Мы в своих экспериментах обнаружили, что ритм дрозофил заметно нарушает не только постоянный свет, но и постоянная темнота.
Теперь несколько слов об исследователях, работающих над самыми разными проблемами биоритмологии. Автор знакомит нас с работами многих крупнейших ученых мира. И все же его выбор в той или иной мере случаен. Иначе он несомненно остановился бы более подробно на работах физиолога-медика Ф. Халберга, биохимика Дж. Гастингса, экологов Дж. Клаудсли-Томпсона и Ф. Корбета.
Много интересного можно было бы рассказать о работах Й. Шиманского, выполненных в начале нашего века, о блестящих исследованиях в области ориентации животных и физиологии суточных ритмов, которые проводятся под руководством профессора Г. Бирукова в Геттингенском университете (ФРГ).
Крупнейший советский исследователь А. Л. Чижевский всю свою жизнь занимался изучением влияния солнечных многодневных и многолетних ритмов на биологические объекты. Написанные им в двадцатые годы статьи признаны классическими. Больше всего его интересовало влияние циклов солнечной активности на частоту заболеваний и физиологическое состояние человека.
Вопросом об измерении времени живыми организмами интересовался И. П. Павлов; продолжатели его работ М. Е. Лобашев и В. Б. Савватеев, изучая так называемый «рефлекс на время», поставили ряд интереснейших экспериментов.
Широко известны капитальные работы по экологической физиологии ритмов, проведенные под руководством А. Д. Слонима. В несколько ином плане решался вопрос о ритмах Н. И. Калабуховым. Совсем другой аспект биоритмологии — ритмические колебания иа молекулярном уровне и другие физико- химические процессы, вероятно, лежащие в основе измерения времени, — разрабатывается С. Э. Шнолем, Е. Е. Сельковым и другими.
Нельзя не упомянуть авторов книг по биоритмологии А. М. Эмме, Н. А. Агаджаняна, А. П. и П. П. Голиковых. Проблему временной организации системы репродукции клеток исследует Ю. А. Романов. Ритмами митозов, а также физиолого-экологическими аспектами ритмов различных позвоночных животных занимаются В. Н. Доброхотов, Г. В. Кузнецов и Е. В. Кузнецов. Очень интересные исследования по регуляции ритмов клеток-меланофоров проводились на кафедре эмбриологии МГУ В. А. и И. Ф. Голиченковыми. Выполнены серии работ по физиологическим ритмам у растений группами профессора Б. А. Рубина (МГУ) и профессора И. И. Гунара (Тимирязевская сельскохозяйственная академия).
Трудно перечислить всех советских исследователей, изучающих те или иные проблемы биоритмологии. Немало сделали и энтомологи. Насекомые — вообще благодатнейший объект для изучения ритмов. Крупнейший вклад в изучение фотопериодизма у насекомых внес известный ленинградский энтомолог А. С. Данилевский. В настоящее время это направление, обогащенное исследованиями по регуляции суточных ритмов, успешно развивается группами В. П. Тыщенко и Н. И. Горышина. Вопросами физиологических ритмов насекомых (и суточных, и сезонных) занимается лаборатория Р. С. Ушатииской.
Наша группа, работающая в МГУ, изучает регуляцию ритмов внешними условиями, а также причины циркадного отклонения периода ритма в постоянных условиях.
Такой интерес к биологическим ритмам связан не только с большим общебиологическим значением проблемы.
Искусственный фотопериод оказался могучим средством, позволяющим добиваться массового цветения и плодоношения растений, высокой плодовитости животных. Используя фотопериодическую реакцию насекомых, можно вести борьбу с вредителями сельскохозяйственных культур. Другой практический аспект связан с давно известным фактом, что физиологическое состояние любого организма ритмически изменяется. Любой лекарственный препарат, любой яд, любая радиация будут по-разному влиять на организм в зависимости от времени суток, времени года и, возможно, лунного месяца.
В наш век высоких скоростей, когда люди быстро перемещаются на большие расстояния, возникают состояния, которых раньше не знали. Дипломат, инженер, врач, ученый, спортсмен, перелетевший из одного часового пояса в другой, в первые дни оказывается неспособным работать с полной отдачей сил. Не так-то легко и безболезненно перевести биологические часы с одного времени на другое.
И наконец, регуляция биологических ритмов наряду с влиянием невесомости — одна из основных проблем в исследовании и освоении космоса. В самом деле, все живые организмы — это неотъемлемая часть биосферы. Мы уже говорили о том, что происходит с человеком при перелете из одного часового пояса в другой. При подобных нарушениях ритмики пропадает согласованность физиологических функций, развивается так называемый десинхроноз. Пример последствий такого экспериментального десинхроноза приводится в книге — опухоли, возникающие в кишечнике таракана.
Что произойдет с живыми организмами при длительном полете в открытом космосе, где они будут полностью изолированы от всех ритмов биосферы? А если они попадут на другие небесные тела с их совершенно иными, непохожими на земные ритмами? Какой надо создать комплекс условий, чтобы в отрыве от Земли земные организмы могли нормально жить, развиваться и размножаться?
Ответ на эти вопросы дадут будущие исследования. Но и сейчас уже совершенно ясно, что освоение человеком космоса вызовет бурное развитие биоритмологии.
Примечания
[1] Название «гелиотроп» происходит от латинских слов, означающих «поворачивающийся к солнцу». Мы не знаем, какие виды гелиотропов имел в виду де Мэран, поскольку первая разумная система классификации растений была опубликована Линнеем только в 1735 году. До этого живые организмы именовались просто как «рыбы, птицы, звери, деревья, травы и кустарники».
[2] Именно в этот период в СССР работал крупнейший исследователь, основатель современной гелиобиологии А. Л. Чижевский. Им написаны десятки ценнейших работ о влиянии периодических факторов космического происхождения на распространение заболеваний, ряд физиологических функций и т. д., а также о биологическом действии ионов воздуха. —
[3] Первичный листочек, появляющийся над поверхностью почвы на первых фазах прорастания семян злаков, называют колеоптилем. В цитатах из книг Ч. Дарвина сохранен использованный им термин «семядоля». —
[4] Английский физиолог Арчибалд В. Хилл вместе с Отто Мейергофом в 1922 году был удостоен Нобелевской премии по медицине. Концепцию Хилла о релаксационном осцилляторе считают сегодня наиболее приемлемой для объяснения работы биологических часов.
[5] Простые химические реакции примерно удваивают свою скорость при повышении температуры на 10 °C. Сложные реакции, такие, как варка яйца, например, часто значительно отклоняются от этого
