Come avrete sentito, nel 2017, il Premio Nobel per la Medicina o la Fisiologia è andato agli americani Jeffrey C Hall, Michael Rosbash, Michael W Young per le loro scoperte nel campo del ritmo circadiano - il meccanismo delle cellule che regola l'orologio interno persone, animali e piante.
Gli scienziati, ad esempio, sono riusciti a isolare un gene che regola il ritmo circadiano della mosca della Drosophila.
L'orologio interno è responsabile dei cicli del sonno, della pressione sanguigna, dei livelli ormonali e della temperatura corporea. Influenzano tutta la vita sulla terra, dai cianobatteri unicellulari ai vertebrati superiori, compresi noi umani.
Il sole e altri Zeitgebers
Lo studio degli orologi interni è diventato un ramo della scienza completamente indipendente, chiamato cronobiologia.
La cronobiologia, come suggerisce il nome, si riduce allo studio dei ritmi biologici e del loro rapporto con l'ambiente: i tedeschi li chiamano Zeitgebers, cioè sincronizzatori.
Lo Zeitgeber più ovvio, ovviamente, è la luce solare e i suoi cicli.
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Noi esseri umani, da tempo immemorabile, abbiamo osservato le reazioni della natura all'aumento e alla diminuzione della luce solare, principalmente come le piante aprono e chiudono i loro fiori e foglie in base alla quantità di luce ricevuta.
Ma solo nel XVIII secolo l'uomo è riuscito a dimostrare che non si trattava solo di segnali esterni: qualcosa all'interno dell'organismo stesso rivela il segreto dell'orologio biologico, che dipende non solo da quanto in alto il sole è sorto nel cielo.
Su, mimosa
Uno dei primi a fare osservazioni scientifiche di questo fenomeno è stato l'astronomo francese Jean Jacques d'Ortous de Mairan.
Era il 1729 quando pose al buio un cespuglio di mimosa e notò che ancora apre e chiude le sue foglie, a seconda dell'ora del giorno e se il sole splende da qualche parte, che non era nelle vicinanze.
Mimosa al sole / flickr.com, Ben Blash
Da ciò, ha concluso che l'impulso della pianta ad aprire e chiudere le foglie è correlato a un meccanismo interno piuttosto che a una conseguenza di una reazione servile a stimoli esterni sotto forma di cambiamenti della luce solare.
Ma è chiaro che se le fluttuazioni della luce diurna vengono rimosse dall'equazione per un periodo di tempo più lungo, l'orologio biologico, ovviamente, prima o poi andrà storto.
Isolamento sotterraneo
Uno dei primi scienziati che ai nostri tempi ha studiato attivamente l'influenza dell'orologio biologico sugli esseri umani è stato il geologo e speleologo francese Michel Siffre all'inizio degli anni '60.
Questo era all'inizio dell'era dei viaggi spaziali e durante la Guerra Fredda, quando una persona si interessò alla reazione del corpo a lunghi periodi di isolamento, ad esempio in una capsula spaziale o in un rifugio antiaereo dopo una guerra atomica.
Nel 1962, il 23enne Sifr fece una svolta con un audace esperimento in cui fu in grado di dimostrare che abbiamo un orologio integrato, proprio come fanno le piante.
Si è isolato dal mondo dal 18 luglio al 14 settembre 1962 nella Grotta del ghiacciaio di Scarasson, che si trova nelle Alpi francesi a una profondità di 100 metri sottoterra.
Sifr manteneva il contatto con il mondo esterno solo attraverso la linea telefonica, che era solito segnalare quando andava a letto e quando si alzava.
Grave disorientamento
L'assenza di stimoli esterni e di orologi, nel tempo, ha disorientato completamente Sifr sul passare del tempo (e, come lui stesso ha ammesso in seguito, lo ha quasi fatto impazzire).
Lo stesso Sifr credeva di dormire in cicli di 15 ore e di aver perso completamente il contatto con il ritmo circadiano naturale. Ma si è scoperto che il suo corpo teneva perfettamente traccia del tempo, vivendo per giorni in media 24,5 ore.
Dopo aver trascorso 63 giorni in una grotta di ghiaccio, Sifr è finalmente uscito alla luce del giorno, credendo che fosse il 20 agosto in calendario. In altre parole, ha perso un mese intero nella sua mente.
Ma il corpo sapeva di meglio. E Sifr ha potuto dimostrare una volta per tutte che noi, esseri umani, siamo dotati di orologi biologici.
Sempre più scienziati stanno approfondendo questo argomento
Un paio d'anni dopo, Michel Sifre condusse un altro esperimento simile, ma questa volta come osservatore per altri due speleologi, Josie Laures e Antoine Senni. Anche loro si sono lasciati isolare sottoterra, ciascuno nella propria caverna, a un centinaio di metri di distanza.
Le uniche persone sulla superficie della terra con cui Lores e Senny si tenevano in contatto telefonicamente erano scienziati che registravano i loro tempi di sonno, indicatori fisici e pasti.
Lores e Senny non dovevano soffrire di ozio, lo scopo dell'esperimento non era quello di privarli completamente degli stimoli sensoriali, potevano, per esempio, ascoltare musica o fare qualche lavoro manuale: ad esempio Lores lavorava a maglia.
Lores ha trascorso 88 giorni nella sua caverna, mentre Senny ha trascorso 126 giorni nella sua. Quando finalmente sono emersi da lì, entrambi erano in condizioni fisiche relativamente buone, ma anche più confusi di Sifr dopo l'esperimento.
Antoine Senny credeva, ad esempio, di aver lasciato la grotta il 4 febbraio, quando la data corretta era il 5 aprile. Josie Lores era generalmente in buone condizioni fisiche, ma ci è voluto molto tempo per ripristinare il ciclo naturale del sonno.
05 aprile 1965. Antoine Senny (al centro) lascia la grotta dopo 125 giorni di solitudine. Viene accolto da Josie Lores (a destra), un altro partecipante all'esperimento che ha trascorso 88 giorni in isolamento / AP Photo
A quel tempo, l'isolamento riuscì a ingannare anche l'orologio biologico.
Si è scoperto che Senny è caduto in un tale ritmo in cui poteva dormire per 30 ore di fila, sebbene lui stesso credesse di sdraiarsi solo per un leggero sonnellino.
La bella addormentata della realtà
Studi più recenti isolati hanno dimostrato che le persone possono prolungare il ciclo del sonno fino a 48 ore se non sono esposte a stimoli esterni.
Ma anche ripetuti esperimenti con l'isolamento hanno dimostrato che l'orologio interno di una persona, il nostro ritmo circadiano, si verifica naturalmente in un ciclo di poco più di 24 ore. Ma dov'è questo orologio, puramente fisicamente?
Tutto ciò è associato a una piccola area del cervello: il nucleo soprachiasmatico dell'ipotalamo. Ha le dimensioni di un chicco di riso. In pratica, è questo orologio biologico che regola il nostro ritmo quotidiano.
E ottiene informazioni di base sull'ora dal sole. La sera, quando la luce si spegne, invia un segnale alla ghiandola pineale per iniziare a produrre melatonina, che dice al corpo di andare a letto.
In estate, questo meccanismo funziona al contrario, il livello di melatonina diminuisce, all'aumentare della quantità di luce, il che, tra le altre cose, aumenta la produzione di prolattina nelle donne, il che aumenta la fertilità.
Quindi tutti coloro che sono nati nella regione dell'equinozio di primavera, forse, dovrebbero ringraziare il sole estivo, che nove mesi prima ha messo papà e mamma dell'umore giusto.
Quelli che non vedono
Il nucleo soprachiasmatico, che regola il nostro orologio interno, esce, riceve un segnale dagli occhi, attraverso la visione. Ma per quanto riguarda i ciechi? Come viene regolato il loro orologio biologico?
In effetti, le persone cieche spesso soffrono di problemi di sonno e devono assumere la melatonina per alleviare i sintomi.
Ma c'è uno studio americano e britannico che mostra che anche in una persona completamente cieca che ha distrutto le stesse cellule visive della retina, cioè i cosiddetti coni e bastoncelli, l'occhio può registrare la luce, anche se la persona stessa non lo sa.
In altre parole, il segnale può ancora entrare nell'ipotalamo attraverso il nervo ottico. Quindi il tuo orologio biologico potrebbe funzionare anche se non puoi vedere. E sebbene i nostri orologi interni continuino a funzionare per lunghi periodi in isolamento, senza luce ci ammaliamo.
Esperimenti con topi di laboratorio hanno mostrato che i topi che sono stati posti all'oscuro per lunghi periodi di tempo soffrivano di sintomi simili alla depressione.
La mancanza di luce riduce la secrezione di dopamina, influisce sui livelli di zucchero nel sangue e altera persino la memoria. Sia nei topi che negli esseri umani.
Astuzia dei cervi
Tuttavia, le renne che pascolano nel nord della Lapponia lo hanno gestito in modo molto intelligente. Dopotutto, vivono nell'oscurità continua, quindi nella luce continua, a seconda della stagione, quindi dovevano essere in costante stress.
Ma si è scoperto che l'orologio biologico dei cervi funziona in modo leggermente diverso dal nostro. Il nostro orologio interno assicura che la melatonina venga rilasciata in un ciclo di 24 ore relativamente regolare.
Nel cervo, la produzione di melatonina è più direttamente correlata alla quantità di luce ricevuta, piuttosto che a un orologio biologico determinato geneticamente.
Cioè, il livello dell'ormone aumenta quando è buio e diminuisce quando è chiaro. In altre parole, i cervi non hanno ritmo diurno, anzi, possiamo dire che hanno un ritmo annuale.
Ciò consente loro di continuare a masticare i loro licheni se riescono a trovarli, indipendentemente dall'ora del giorno e senza essere distratti dall'orologio interno che dice che è ora di dormire.
E sembra che questa sia un'opzione abbastanza funzionante per loro. Pensa a te stesso, hai mai visto un cervo con la depressione?
Marcus Rosenlund
