Viten

Tid påvirker alt som skjer i kroppene våre

Oppdagelsen av funksjonen til døgnrytmer har endret hvordan vi forstår vår egen helse og biologi.

Tid påvirker alt som skjer i kroppene våre; søvn, metabolisme, oppgaveløsning, hukommelse, aldring, immunfunksjon, kreft og mental helse. Foto: Shutterstock/NTB scanpix

  • Janne Grønli, forskningsgruppeleder og Andrea Rørvik Marti, ph.d. student ved Bergen Stress and Sleep Group, Universitetet i Bergen
Viten er Aftenpostens satsing på forskning og vitenskap, der forskere og fagfolk fra hele landet bidrar med artikler.


Årets nobelpris i fysiologi eller medisin ble tildelt Jeffrey C. Hall, Michael Rasbash og Michael W. Young for oppdagelsen av funksjonen til døgnrytmer hos planter og dyr. Arbeidet har stor betydning for oss moderne mennesker og hvordan vi nå forstår vår egen helse og biologi.

Kronblad på planter slås opp som en paraply om dagen, lukkes når solen går ned, for så å slå seg opp igjen når solen stiger. I 1729 bestemte Jean Jacques d’Ortous de Mairan, en av 1700-tallets store forskere, å eksperimentere videre på denne egenskapen.

Han satte en mimosaplante inn i et mørkt skap og observerte at kronbladene fortsatte å åpne og lukke seg i takt med døgnet utenfor, selv om det ikke var noe dagslys i det mørke skapet.

Janne Grønli er forskningsgruppeleder ved Bergen Stress and Sleep Group, Universitetet i Bergen. Foto: Privat

Andrea Rørvik Marti er ph.d.-student ved Bergen Stress and Sleep Group, Universitetet i Bergen. Foto: Eivind Senneset


Jean Jacques konkluderte med at mimosaplanten måtte ha en metode for å «føle solen uten å se den». Det skulle gå over 200 år før oppdagelsen av det biologiske grunnlaget for at alt levende liv på jorden svinger i takt med både soldøgn og årstid.

Urverket blir oppdaget

Den første oppdagelsen av gener som koder et indre urverk ble gjort i bananfluer. Seymour Benzer og studenten hans Ronald Konopka forsket på om endring av genene (mutasjoner) kunne påvirke alt fra syn til hukommelse og seksualfunksjon. I 1971 oppdaget de et gen som påvirket døgnrytmen hos bananfluene.

Forskjellige former av dette genet ga fluene en forskjellig døgnrytme; den kunne bli kortere enn 24 timer, lengre eller ikke ha noe rytme. Genet fikk navnet «periode», forkortet per, fordi dette genet er med på å bestemme perioden (lengden) på døgnrytmen.

Les også

Les også: Nakenrotta er laboratoriets nakne superhelt

Oppdagelsen ble starten på en ny æra i døgnrytmeforskningen. Før den ble døgnrytmeforskning sett på som noe useriøst fordi det ikke var en konkret biologisk forklaring på fenomenet. Men nå var et gen funnet, og snart fulgte enda flere. Disse genene kalles i dag for klokkegener.

Studerte bananfluer

Det er nettopp mekanismene bak svingninger av klokkegenene som årets nobelprisvinnere i fysiologi eller medisin har forsket på. De startet med å studere hvordan genene per og tim innstiller seg med soldøgnet hos bananfluer.

«Dei to proteina Per og Tim som vert laga ute i cella, bremsar avlesinga av gen i cellekjerna – også av sitt eige gen. Lyset får Per og Tim til å sprikka, som eventyret då sola skein på trollet. Dette fører til at bremsinga opphøyrer, og det vert laga svingingar over tid».

Denne elegante forklaringen er hentet fra boken Mennesket og tida skrevet av Ole Didrik Lærum, en av de i Norge som tidlig var aktivt med å studere hvordan kroppens funksjoner varierer med tiden.

Les også

Les også: B-mennesker jobber mot sin egen klokke

I dag har vi en ny forståelse for hvordan døgnrytmene fungerer hos planter og dyr. Det virker kanskje utrolig, men urverket til en flue er ikke så veldig ulikt urverket hos oss mennesker. Da Jeffrey Hall ble intervjuet om nobelprisen, takket han fluene for samarbeidet og sa: «den fjerde vinneren her er [...] den lille fluen!».

Hvorfor har vi døgnrytmer?

Daglig holder vi kontroll på tiden ved å kikke ned på armbåndsuret eller mobilen for å planlegge de neste minuttene og timene. Samtidig har kroppen et eget indre urverk som planlegger og styrer kroppens fysiologi og funksjoner. Det indre urverket passer på at vi er våkne på dagtid og blir søvnige om kvelden. Vi kjenner sult på bestemte tider av dagen, men ikke om natten.

Selv encellede organismer må ha evnen til å forutse timer med dagslys for å kunne lagre energi. Oppgaven høres enkel ut, men den krever at en rekke biokjemiske reaksjonsveier er aktive akkurat ved det aktuelle tidspunktet.

Det indre urverket er også i stand til å tilpasse seg endringer ved hjelp av signaler. Dette skjer hver dag når vi åpner øynene og morgenlyset signaliserer at det er dag. Lys er helt avgjørende for at døgnrytmen vår ikke skal komme i utakt med jordens rytme, og for at den skal fungere optimalt.

Moderne livsstil

Hvordan vi lever i dagens samfunn kan også gi noen feilaktige signaler til urverket. Vi blir utsatt for mindre dagslys når det er dag, og mer kunstig lys når det egentlig er mørkt sammenlignet med bare noen tiår tilbake. Ny viten viser at slike omgivelser påvirker rytmene våre.

Les også

Les også: Hvorfor sliter ungdom med å stå opp om morgenen? | Bjørn Bjorvatn

Søvnforskere sendte åtte voksne personer på en ukes campingtur i Colorados fjellheim uten kunstige lyskilder som lommelykt eller mobil. Målinger viste store endringer i lysmiljøet; mer og sterkere lys på dagtid og mindre lys på kveldstid.

Døgnrytmene hos deltagerne ble mer regelmessige; både leggetid, stå-opp tid og rytmene inne i kroppen ble fremskyndet. Det er tydelig at vår moderne livsstil får rytmene våre til å svinge annerledes.

Årets nobelpris i fysiologi eller medisin ble tildelt Jeffrey C. Hall, Michael Rasbash og Michael W. Young for oppdagelsen av funksjonen til døgnrytmer hos planter og dyr. Her er de avbildet i 2013. Foto: Handout / X80001


Et rotterace

I dag kan vi fly fra Bergen til Seattle på ni-ti timer, og samtidig forsinke urverket med ni timer. Vi kan jobbe nattskift, og «snu» døgnet trill rundt. Vi vet ennå ikke hvordan slike ekstreme forandringer påvirker urverkene i hjerne, hjerte, lever, tarm osv. Men vi vet at skiftarbeid kan føre til en lang rekke helsekonsekvenser som søvnproblemer, overvekt, diabetes, og økt risiko for feil og ulykker.

Store katastrofer som atomnedsmeltingen i Tsjernobyl skjedde på natten når hjernen ikke jobber optimalt. Lenge har man tenkt at ulykker på nattskift skyldes for lite søvn.

På vårt laboratorium i Bergen Stress and Sleep Group simulerer vi skiftarbeid hos rotter. Rottene viser en svekket våkenhetsfunksjon under nattskift, selv om de sover like mye som rotter som jobber dagskift. Hva kan da forklare den reduserte våkenheten?


Klokkegener

Vi vet at det å utføre enkle og kompliserte oppgaver krever sterke kontaktpunkter mellom hjernecellene. Dette krever produksjon av proteiner. Proteiner er byggematerialet i alle vev og bidrar til at kontaktpunktene i hjernen kan forandre seg etter omgivelsene. Også her holdes det styr på tiden.

Nylig ble det vist at klokkegenene er viktige for å øke produksjonen av proteiner. I hjernebarken hos våre nattskiftarbeidende rotter fant vi redusert mengde klokkegener som aktivt er med i produksjonen av nye proteiner. Kanskje er endringer i hjernens urverk årsaken til at det skjer så mange ulykker om natten?

Tid påvirker alt

Nobelprisvinnerne har endret måten vi tenker helse og livsstil på. Tid påvirker alt som skjer i kroppene våre; søvn, metabolisme, oppgaveløsning, hukommelse, aldring, immunfunksjon, kreft og mental helse. For å parafrasere en annen kjent døgnrytme- og søvnforsker, Fred Turek: «Det de gjorde for medisin er det Einstein gjorde for fysikken. Einstein brakte tiden til fysikken. De brakte tiden til biologien».

Vi gratulerer!

Følg Aftenposten Viten på Facebook og Twitter!

Les mer om

  1. Biologi
  2. Søvn
  3. Kropp
  4. Medisin
  5. Viten

Relevante artikler

  1. VITEN
    Publisert:

    Søvnproblemet kan være et lysproblem

  2. VITEN
    Publisert:

    De får nobelprisen i medisin for oppdagelser om døgnrytmen

  3. VITEN
    Publisert:

    Dette er forskernes supermodeller

  4. A-MAGASINET
    Publisert:

    Hvordan takler døgnrytmen din et OL åtte tidssoner unna?

  5. NORGE
    Publisert:

    Sover fire timer og et kvarter i døgnet: - Han er en av de heldige

  6. VITEN
    Publisert:

    Like typisk norsk som dugnaden, er diskusjoner om oppmøtet