Døgnrytme er ekstremt viktig for oss. Det finnes biologiske klokker i planter, sopper, fisker, fugler og dyr. Til og med mange bakterier har denne biologiske mekanismen.
Klokkene gjør at kroppen lager hormoner som får oss til å våkne om morgenen, legge oss om kvelden og sørger for at magen er klar til å fordøye maten når det er tid for å spise.
– Fordelen med en indre klokke er at kroppen kan forberede seg på det som kommer, sier forsker Inga Angelica Frøland Steindal, ved Universitetet i Oslo. Den indre klokken sparer oss for å bruke unødvendig energi på prosesser vi kun trenger deler av døgnet eller året.
Oppdagelsen av de indre klokkene er så viktig at den fikk Nobelprisen i fysiologi eller medisin i 2017.
Slik fungerer urverket i kroppen
– Klokken i kroppen er gener som skrur seg av og på i en loop, forklarer forskeren. Ikke alle arter har nøyaktig de samme genene, men de fungerer omtrent på samme måte. Felles for klokkene, uavhengig av organisme, er at de blir stilt av lyset.
– I blågrønne bakterier er det tre gener som styrer dette, men hos pattedyr er det et komplekst urverk som også stilles underveis. I tillegg har pattedyr en sentral klokke i hjernen som gir beskjed til resten av organene, forklarer hun. Hvert eneste organ har nemlig sin egen klokke.
Perioden til klokken er omtrent 24 timer lang, men døgnlengden påvirkes av hvem du er. I tillegg endres denne klokken med alderen.
Et eksempel er den daglige reguleringen av melatonin, et hormon som hjelper oss med å sovne. Toppnivået av melatonin kommer tidligere på kvelden når man blir eldre, slik at mange opplever at de legger seg tidligere og blir mer A-mennesker.
Derfor har vi en indre klokke
Grunnen til at det indre urverket er så viktig, er at den sparer oss for mye energi.
– Når kroppen vet at det snart kommer mat, begynner den å produsere enzymer den trenger for å bryte ned maten. Immunforsvaret er mer aktivt om dagen, for det er når vi beveger oss rundt at vi er utsatt for bakterier og virus og andre patogener. I tillegg til å spare energi så deler også mange celler seg på natten, en prosess som er spesielt ømfintlig for UV-stråling og dermed reduserer skade på arvematerialet. Det å styre alt dette på en effektiv måte, er grunnen til at vi har en timer, sier Frøland Steindal.
Lyset stiller den biologiske klokka
Frøland Steindal forklarer at det er en grunn til at lyset har blitt en så essensiell del av den daglige biologiske klokken.
– Hvis du tar den samme datoen for ti millioner år siden, så var daglengden for denne dagen nesten lik. Temperatur og vær varierer mye, men lys har vært forutsigbart veldig lenge, sier hun.
Og selv om daglengden varierer ulike steder på kloden og i takt med årstidene, så er dette noe mange levende vesener bruker:
– De fleste andre dyr bruker kortere dager på høsten eller lengere dager på våren, som et biologisk signal. Om det er seg at fugler skal starte å trekke sydover, om en hare skal bytte fra vinterpels til sommerpels eller om det er parringssesong i hjorteflokken, sier hun.
– Men noen dyr tar det til det ekstreme. Mange tropiske koraller gyter bare en dag i året, og koraller av samme art gjør det helt samtidig. For å klare å gyte på samme dag, må de følge med på mange signaler fra lyset, både daglengde og månelys er helt essensielt for at de skal klare å velge samme dag, forklarer hun.
Lysfølsomme pigmenter finnes i huden og i fettvev hos mennesker.
– Uansett om det er korte eller lange dager er den daglige klokken ganske tilpasningsdyktig. Det er derfor vi kan bytte tidssone eller stille klokka, forklarer Frøland Steindal.
Hun forteller at vi har lyssensitive pigmenter, opsiner, i øynene. Stavene og tappene i øynene har fotopigmenter som sender bilder til hjernen. I tillegg til disse har vi noen andre opsiner som ikke lager bilder, men sender en beskjed til hjernen om hvor mye lys det er.
– Det betyr at noen mennesker som er blinde, likevel har sensorer som oppfatter hvilken tid på døgnet det er.
– I tillegg har vi opsiner i huden, sier Frøland Steindal, det ser ut til at de har funksjoner tilknyttet melaninprodusjon i huden og beskyttelse mot UV-skade, men vi vet fortsatt lite om hvordan det fungerer hos mennesker. Det er ikke lenge siden det ble oppdaget at vi også har opsiner i fettvevet.
Derfor mener hun at det er veldig mye igjen å oppdage når man studerer tidsstyringen.
– Én ting er sikkert. Lyset har en stor funksjon når det kommer til vår biologi.
Zebrafisk kan oppfatte lys i alle organene i kroppen
Selv har hun har forsket på tidsstyring hos fisk.
– I motsetning til menneskets tre ikke-visuelle fotopigmenter, har zebrafisk hele 32 ulike ikke-visuelle fotopigmenter, og de finnes i ulike kombinasjoner i alle organer. Det betyr at hver enkelt organ kan oppfatte lys uavhengig av øynene til fisken. En av tingene jeg ønsker å finne ut nå, er hvor utbredt denne vanvittige lyssensitiviteten er blant andre fiskearter, sier hun.
Men hvorfor har de så mange ulike fotopigmenter? Og hvorfor dukker de opp i alle cellene?
– Det er generelt mye vi ikke vet om den ikke-visuelle lysbiologien. Det kan være at de ulike fotopigmentene har ulike roller, spekulerer hun. Kanskje har det noe å si om de dukker opp i magen eller i øynene?
– En effekt i sebrafisk er i hvert fall at alle cellene kan stille klokka selv. Hvis du tar hjertet til en zebrafisk vil de slå hurtigere i lys enn i mørke. Alle cellene tilpasser seg klokken.
Jetlag er følelsen av å være i utakt
Når sebrafisk utsettes for jetlag, en den svært rask til å omstille seg. Det kan skyldes at den har så mange ulike opsiner. Mennesker er ikke like raske, ifølge Frøland Steindal. Hun forklarer at opplevelsen av jetlag oppstår når de ulike biologiske klokkene i kroppen er i utakt.
– Når vi reiser og plutselig er i en ny tidssone, blir det krøll mellom den sentrale klokken i hjernen og mange biologiske prosesser som styres av klokken, slik som søvn.
Derfor kan skiftarbeid, eller å bytte tidssone, ta et par dager å venne seg til.
Men Frøland Steindal er ikke bekymret for vår biologi når vi stiller klokka:
– Når vi stiller klokken én time, klarer den daglige klokken å omstille seg på en dag eller to, sier hun.
– Hvis du opplever det å stille klokken som slitsomt, er det viktigste å få nok lys tidlig på dagen. Det er da vi er mest sensitive for lys. Jo sterkere lys, dess enklere er det for klokken å stille seg. Da er det best å ta en tur ut, avslutter hun.
