К настоящему времени накоплено множество данных, свидетельствующих о том, что на размножение в человеческих популяциях, особенно живущих в средних и высоких широтах, влияют сезонные изменения продолжительности светового дня. Однако в течение прошлого века сезонная динамика рождаемости у людей в целом становилась менее выраженной, и в некоторых случаях наблюдался сдвиг пика рождаемости. Похоже, что за этот период усилилось влияние на динамику рождаемости температуры окружающей среды. Вполне вероятно, что к снижению роли естественных колебаний продолжительности светового дня привели изменившиеся условия жизни, связанные с индустриализацией и распространением искусственного освещения.
Изучение роли изменений продолжительности светового дня – одна из немногих областей науки, в которых у исследователей была возможность проводить эксперименты на людях. Группа, которой руководил специалист по клинической психобиологии Томас Вер, сделала несколько поразительных открытий, касающихся воздействия света на биологические ритмы человека. Одна из работ этой группы (1991 год) была посвящена влиянию искусственных изменений продолжительности светового дня на продолжительность сна и выделение гормона мелатонина. Мелатонин, который называют «гормоном темноты», выделяется в кровоток млекопитающих эпифизом – крошечной железой, расположенной в глубине мозга и представляющей собой рудимент третьего глаза, находившегося на темени у древних рептилий. Человеческий эпифиз сравним по размерам с рисовым зернышком. Мелатонин выделяется эпифизом только в темноте и напрямую участвует в настройке работы биологических часов. Именно поэтому мелатонин продается в аптеках без рецепта как средство для борьбы с синдромом смены часовых поясов.
В экспериментальной части исследования шесть испытуемых жили в течение недели в условиях «летнего» режима освещенности, включавшего 16 часов света и 8 часов темноты, а затем в течение еще четырех недель – в условиях «зимнего» режима, включавшего 10 часов света и 14 часов темноты. Эксперимент показал, что у человека, как и у других млекопитающих, при зимнем режиме с коротким световым днем в темное время суток достоверно дольше (на два с лишним часа) продолжается выработка мелатонина. Продолжительность сна при зимнем режиме тоже оказалась больше. Еще раньше Вер установил, что во время проверочного периода в 24 часа, в течение которого испытуемые бодрствовали при неярком освещении, настройки их биологических часов оставались прежними: часы продолжали работать в том же режиме, летнем или зимнем, в котором работали ранее. Эти результаты показали, что жизнь людей в условиях светового дня определенной продолжительности надолго соответствующим образом настраивает их внутренние часы.
Вер также изучил влияние сезонных изменений продолжительности светового дня на выработку ряда гормонов. Под действием освещенности биологические часы подстраиваются под текущий световой режим так, чтобы биологические день и ночь совпадали по срокам и продолжительности со светлым и темным временем суток, а также соответствующим образом менялись в течение года. Вер установил, что изменения продолжительности светового дня влияют не только на ночную выработку эпифизом мелатонина, но и на выработку некоторых гормонов гипофизом, таких как пролактин, кортизол и гормон роста.
На биологию человека может влиять не только продолжительность естественного или искусственного светового дня, но и свет как таковой. Вер обратил внимание на параллели между сезонными явлениями в размножении человека и сезонным аффективным расстройством (САР), предположив, что в их основе могут лежать общие биологические механизмы. САР – это расстройство, характеризующееся периодами депрессии, возникающими в определенное время года, и впервые формально признанное в 1984 году. Симптомы САР чаще всего наблюдаются зимой, но иногда могут проявляться и в другое время года. В связи с этим данный недуг известен под несколькими названиями, в том числе «зимняя депрессия» и «зимняя хандра», а также «летняя депрессия» и «летняя хандра». Его симптомы включают увеличенную продолжительность сна и дневную сонливость, а к числу предрасполагающих факторов относятся общая освещенность и уровень некоторых гормонов. Риск развития САР выше у людей, живущих в районах с долгими зимними ночами, и выше у женщин, чем у мужчин. Отрицательным последствиям САР может также способствовать облачность. Для людей в целом характерно переходить зимой к более низкому уровню метаболизма, но САР представляет собой более тяжелое состояние и рассматривается как одна из разновидностей депрессии.
Лечение зимней формы САР проводится с помощью световой терапии с использованием естественного освещения или яркого флуоресцентного излучения, а также приема мелатонина в строго определенное время. При терапии ярким искусственным светом пациент в течение некоторого времени (до 1 часа за одну процедуру) сидит на расстоянии 30–60 см от источника света, не смотря при этом прямо на него. Обычно это делается рано утром для имитации рассвета. Доказано, что именно в это время подобная терапия особенно эффективна, что тоже заставляет предположить связь САР с биологическими часами. Другая разновидность световой терапии включает усиленное воздействие солнечного света: пациент или проводит больше времени на улице, или пользуется специальным гелиостатом, управляемым компьютером и отражающим солнечный свет в окна жилого помещения. Однако световая терапия приносит ощутимое облегчение лишь части пациентов (от четверти до половины), страдающих САР. Некоторые исследователи связывают САР с расстройством регулируемого биологическими часами перехода от сна к бодрствованию и от бодрствования ко сну и предлагают лечить этот недуг приемом мелатонина в середине дня.
И в яичниках, и в яичках имеются центры связывания мелатонина, что указывает на прямую связь между биологическими часами и образованием половых клеток. В 2007 году хронобиологи Константин Даниленко и Елена Самойлова провели эксперименты, в ходе которых оценивали воздействие яркого утреннего света на женский организм, и показали, что свет действительно влияет на выработку репродуктивных гормонов и на овуляцию. До этих экспериментов были проведены другие, показавшие, что у женщин с аномально продолжительными менструальными циклами и у пациенток, страдающих зимней депрессией, воздействие света приводит к уменьшению продолжительности циклов. Исследователи в течение двух менструальных циклов наблюдали за 22 женщинами либо в домашних, либо в больничных условиях. Во время одного из этих двух циклов на испытуемых на протяжении одной недели, приходившейся на фолликулярную фазу цикла, каждое утро вскоре после пробуждения в течение 45 минут воздействовали ярким светом. Во время другого цикла процедура была аналогичной, но свет был не ярким, а тусклым. В первом случае у испытуемых наблюдалось достоверное повышение уровней пролактина, лютеинизирующего гормона и фолликулостимулирующего гормона, а кроме того, крупнее были растущие в яичниках фолликулы и выше частота овуляций. Возможно, именно в связи с таким непосредственным влиянием света на ход яичникового цикла женщины больше подвержены САР, чем мужчины.
Независимо от того, какие механизмы лежат в основе этого явления, ясно, что естественное освещение играет в размножении человека важную роль. Исторические и экспериментальные данные свидетельствуют о том, что до промышленной революции люди сильнее реагировали на сезонные изменения продолжительности светового дня. Одним из следствий индустриализации стало нарастающее подавление реакций на эти изменения, связанное с переменами в условиях жизни людей. Отсюда возникает вопрос: оказывают ли круглосуточная доступность искусственного освещения и путешествия через несколько часовых поясов какое-либо вредное воздействие на наши естественные репродуктивные механизмы? САР дает нам пример возможного способа такого воздействия на наше здоровье. Но как бы там ни было, маловероятно, что в промышленно развитых странах люди смогут всерьез противостоять подобному воздействию, не говоря уже о том, чтобы ограничить использование искусственного света. Натали Ангер в 1995 году приводила в своей статье в The New York Times слова Томаса Вера: «Мы страдаем зависимостью от нашего вечного лета».
