Внутренние ритмы тела называются «циркадными» (от латинского «около дня»). Они характеризуются выработкой мелатонина из шишковидной железы мозга в ночное время. Только когда мы находимся в умеренном или тропическом климате, ритмы шишковидной железы подстраиваются под чередующиеся потемнение и посветление неба. Лишенная солнечного света во время полярной ночи шишковидная железа природных «жаворонков» перестраивается на более короткий внутренний «день», состоящий всего лишь из 22–23 часов, в то время как «совы» перестраиваются на «день», состоящий из 25–26 часов
[38]. Просыпаться или пытаться засыпать согласно циркадным ритмам, которые не совпадают с 24-часовыми сутками, – значит выбиться из ритма жизни базы. Однако если спать, когда хочется, распорядок базы будет нарушен, как и гармония внутри ее немногочисленного населения: в течение 10 месяцев, пока база была изолирована, нас было всего 14. Моя роль как врача заключалась в том, чтобы следить за здоровьем всех, кто жил на базе. Но я также стремился выяснить, поможет ли дополнительное искусственное освещение наладить биологические часы каждого из нас, если в зимнее время чередовать белый свет с синим.
Свет – это лучший способ обрести чувство времени.
Циркадные ритмы влияют не только на сон и бодрствование: они регулируют температуру тела, кровяное давление и различные аспекты нашего тела, начиная с биохимического уровня и заканчивая психологическим.
Кроме света, хорошими способами обрести чувство времени являются зарядка после пробуждения и прием пищи в одно и то же время (печень имеет свои часы, настроенные согласно времени приема пищи, подобно часам мозга, настроенным согласно циклам сна). Шишковидная железа получает знания о временах года и внешнем освещении через ганглиозные клетки, которые образуются в запутанном плетении сетчатки, а затем направляются в древнюю часть мозга под названием «супрахиазматическое ядро» (СХЯ). Эти нейроны – своего рода «третий глаз», позволяющий телу бессознательно распознавать смену дня и ночи. Они лучше всего реагируют на свет синего конца спектра
[39].
Температура на улице была ниже минус 50°C, но я каждый «день» катался на лыжах по трехкилометровому периметру базы. Я катался под лунным светом, когда луна была видна, а если ее не было, то путь мне освещали звезды. Иногда я катался при свете северного сияния. Ловя свет глазами в одно и то же время, я надеялся убедить свой мозг в том, что какое-то подобие дня существует.
У самого простого и древнего организма на земле, синезеленой водоросли, есть циркадные ритмы: на дневном свету над их ДНК, подобно зонтикам, собираются особые белки, которые предотвращают повреждения от солнечного излучения (в темноте эти белки сдвигаются, чтобы позволить ДНК заниматься своими делами).
Вероятно, что первые организмы в первобытном океане жили согласно более короткому ритму, чем мы привыкли сегодня: их день составлял всего 22 часа, потому что, когда эти организмы только появились, Земля вращалась быстрее. В то время еще не было озонового слоя, поэтому было особенно важно защитить ДНК от опасных солнечных лучей. Многие гены, определяющие наше чувство времени, выглядят так, будто они произошли от примитивных белков, вовлеченных в древний цикл защиты и восстановления ДНК.
Многие из наших клеток (не только клетки шишковидной железы или печени) имеют так называемый молекулярный осциллятор, который настраивает гены на 24-часовой день и меняет электрическую активность клеток в течение суток. На молекулярном уровне тело – это химия, а химические реакции обычно протекают быстрее в тепле и медленнее на холоде. Однако «часовые» гены и их белки могут придерживаться времени вне зависимости от температуры окружающей среды, что очень важно для насекомых, растений и других организмов, у которых нет терморегуляции.
Джетлаг существует, потому что у нашего тела есть тормоз, который замедляет приспособление к новому ритму тьмы и света, куда бы мы ни направились. Это одна из форм сопротивления переменам: тело осторожно привыкает к непривычному ритму, и именно эта осторожность мешает нам быстро приспособиться к новому часовому поясу.
Если бы биологические часы можно было быстро и легко перевести, наши предки выходили бы из равновесия в полнолуние или каждый раз, когда они наслаждались поздним вечером у палеолитического костра. Однако биологические часы должны уметь смещаться, ведь без этого мы никогда бы не перебрались из тропического климата к умеренным северным широтам, где время заката и рассвета существенно разнится ближе к каждому равноденствию.
Умение биологических часов перестраиваться дало людям возможность преодолевать огромные расстояния сквозь широты, а сегодня оно облегчает смену долготы в ходе длительных перелетов.
Несколько лет назад группа клеточных биологов из Оксфорда нашла причину «тормоза», замедляющего приспособление к новому часовому поясу: когда свет попадает на ганглиозные клетки в сетчатке, клетки СХЯ активизируют сотни генов, которые меняют «режим» для клеток, чтобы подстроиться под новое внешнее освещение. Однако затем подключается особый белок, который «выключает» эти гены практически в тот же момент, когда они начали действовать
[40]. Приспособление к новому ритму откладывается до тех пор, пока человек день за днем не начинает находиться на свету в одно и то же время. Исследователи создали трансгенных мышей без этого молекулярного тормоза, и мыши адаптировались к шестичасовой разнице во времени всего за день или два. Это дало надежду на то, что однажды появится лекарство, которое будет избавлять от джетлага или помогать людям, работающим посменно, легко «переключаться» между ночными и дневными сменами.
Прошло более десяти лет с тех пор, как я работал врачом в Антарктике, однако мне до сих пор приходится иметь дело с проблемами циркадных ритмов. Ритмы нашего тела часто не совпадают с ритмами окружающих нас людей и рабочим графиком. Жители Запада в среднем проводят на час в день меньше на естественном свету, чем 20 лет назад, но при этом время, которое они проводят перед экраном, значительно увеличилось, из-за чего мозг слишком часто подвергается воздействию синего света.
Посменной работы не избежать, особенно в сфере здравоохранения, а работать по сменам – значит постоянно находиться в состоянии джетлага. Известно, что посменная работа ведет к проблемам с концентрацией внимания и к ожирению: вы чувствуете голод, когда режим сна сбивается, и хотите именно углеводов, в результате чего медленный и сбитый с режима метаболизм приводит к развитию диабета и заболеваний сердца.
С переводом часов на зимнее время у многих людей возникает ощущение, будто перед их настроением и способностью концентрироваться постепенно закрывается дверь или опускается занавес. Одно название для этого состояния – «зимняя тоска», другое – «сезонное аффективное расстройство».
