Αποκρυπτογράφησαν το βιολογικό μας ρολόι

Η πρώτη αναφορά για τον κιρκάδιο ρυθμό, δηλαδή το βιολογικό ρολόι έμβιων όντων, ανάγεται στον 4ο αιώνα π.Χ. όταν ο Ανδροσθένης ο Θάσιος περιέγραψε τις ημερήσιες κινήσεις των φύλλων του ταμάρινθου. Για να φτάσει όμως κανείς στην παρατήρηση του κιρκάδιου ρυθμού του ανθρώπου, λένε οι ιστορικοί της Ιατρικής, θα πρέπει να ταξιδέψει στον 13ο αιώνα και να διαβάσει τα κινεζικά ιατρικά εγχειρίδια. Η πρώτη καταγεγραμμένη παρατήρηση πάλι ενός ενδογενούς κιρκάδιου ρυθμού οφείλεται στον Γάλλο Ζαν Ζακ ντ’ Ορτού ντε Μεράν, ο οποίος συνέταξε και τη σχετική μελέτη του 1729.

Η ΜΕΛΕΤΗ. Από τότε έχουν γίνει πολλές έρευνες και μελέτες από τους ειδικούς –ο όρος «κιρκάδιος» μάλιστα υιοθετήθηκε το 1950 από τον Φραντς Χάλμπεργκ που ένωσε τις λατινικές λέξεις circa (γύρω) και dies (ημέρα). Κανένας όμως δεν είχε μελετήσει σε βάθος τον μοριακό μηχανισμό που ελέγχει τον κιρκάδιο ρυθμό όσο οι Τζέφρι Χολ, Μάικλ Ρόσμπας και ο Μάικλ Γιανγκ. Κι αυτό, για την επιτροπή του σουηδικού Ινστιτούτου Καρολίνσκα ήταν ένας καλός λόγος για να τιμήσει τους τρεις επιστήμονες με το Νομπέλ Ιατρικής. Η σημασία της μελέτης τους αποτυπώνεται ανάγλυφα εάν ληφθεί υπόψη ότι το βιολογικό μας ρολόι είναι αυτό που ρυθμίζει τον κύκλο ύπνου – αφύπνισης, την έκκριση ορμονών, την αρτηριακή πίεση του αίματος αλλά και τη διατροφική συμπεριφορά.

Οι τρεις επιστήμονες πάλι οφείλουν την ανακάλυψή τους στις φρουτόμυγες: από αυτά τα πλάσματα κατάφεραν να απομονώσουν ένα γονίδιο που ελέγχει τον βιολογικό ρυθμό κατά τη διάρκεια του 24ωρου. Τι είχε παρατηρήσει σχεδόν τριακόσια χρόνια πριν από αυτούς ο Ζαν Ζακ ντ Ορτού Μεράν; Οτι τα φύλλα της μιμόζας ανοίγουν κατά τη διάρκεια της ημέρας, αλλά κλείνουν όταν αρχίσει να δύει ο ήλιος. Η παρατήρηση οδήγησε σε ένα ερώτημα: τι θα συμβεί εάν το φυτό μείνει στο σκοτάδι για μερικά 24ωρα; Αυτό που ανακάλυψε είναι ότι το φυτό ακολουθούσε το δικό του βιολογικό ρυθμό, δηλαδή ακόμη και όταν δεν το έβλεπε το φως της ημέρας άνοιγε τα φύλλα του και τα έκλεινε μόλις ο ήλιος έδυε.

ΤΟ ΓΟΝΙΔΙΟ. Πώς όμως λειτουργεί ακριβώς αυτό το ρολόι; Την απάντηση στο ερώτημα έδωσαν οι Τζέφρι Χολ, Μάικλ Ρόσμπας και ο Μάικλ Γιανγκ. Και μπορεί η απάντηση να δόθηκε για το βιολογικό ρολόι της φρουτόμυγας, οι εδικοί όμως δεν έχουν καμία αμφιβολία ότι με τον ίδιο τρόπο λειτουργεί το ρολόι σε ανθρώπους, ζώα και φυτά. Και πάλι πίσω στον χρόνο: στις αρχές του 1970, ο Σέιμουρ Μπένζερ και η φοιτήτριά του Ρόναλτ Κόνοπκα, αναζήτησαν τα γονίδια του κιρκάδιου ρυθμού στη φρουτόμυγα. Δεν κατάφεραν να τα ανακαλύψουν, αλλά απέδειξαν ότι πιθανή γενετική τροποποίηση αλλάζει τον κιρκάδιο ρυθμό. Ετσι, ονόμασαν αυτό το γονίδιο «περίοδο» (period).

Οι τρεις νομπελίστες εντόπισαν στη συνέχεια τον τρόπο που δρα αυτό το γονίδιο. Η αρχή έγινε από τους Τζέφρι Χολ και Μάικλ Ρόσμπας. Αρκετά χρόνια αργότερα, το 1994, ο Μάικλ Γιανγκ ανακάλυψε ένα δεύτερο ωρολογιακό γονίδιο και στη συνέχεια ακόμη ένα. Τα χρόνια που ακολούθησαν εντοπίστηκαν και άλλα τέτοια μοριακά συστατικά του οργανισμού. Και το παζλ του βιολογικού μας ρολογιού συνεχίζει να συμπληρώνεται.

Ποιος είναι ποιος

Ο Τζέφρι Χαλ, γεννημένος το 1945, είναι αμερικανός γενετιστής και χρονοβιολόγος με εξειδίκευση στη νευρολογία και τη συμπεριφορά της Drosophila melanogaster. Ο Χαλ μέσω της έρευνάς του κατάφερε να ανακαλύψει σημαντικούς μηχανισμούς του βιολογικού ρολογιού και να ρίξει φως στις ρίζες της σεξουαλικής διαφοροποίησης στο νευρικό σύστημα. Εχει συνταξιοδοτηθεί πρόσφατα και ζει στο Μέιν των ΗΠΑ.

Ο Μάικλ Ρόσµπας, γεννημένος το 1944, είναι επίσης αμερικανός γενετιστής και χρονοβιολόγος, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Brandeis και ερευνητής του Ιατρικού Ινστιτούτου Howard Hughes. Το 1998 ανακάλυψε το γονίδιο του βιολογικού ρολογιού και τον υποδοχέα κρυπτοχρονομεταγραφής στη δροσόφιλα, αφού πρώτα εντόπισε τον φαινότυπο μιας μετάλλαξης και εν συνεχεία καθόρισε τις γενετικές ρίζες της.

Ο Μάικλ Γιανγκ, γεννημένος το 1949, έχει αφιερώσει την έρευνά του στα γενετικά ελεγχόμενα πρότυπα του ύπνου – αφύπνισης της Drosophila melanogaster. Οταν ήταν στο Πανεπιστήμιο Rockefeller, εντόπισε σημαντικά γονίδια που ρυθμίζουν το βιολογικό ρολόι που είναι υπεύθυνο για τους κιρκαδιανούς ρυθμούς.