Zegar biologiczny — rytm dobowy

Co się właśnie stało?

Odcięliśmy światło (stała ciemność), a poziom białka zegarowego dalej rósł i opadał w rytmie ~24 h. Rytm nie potrzebuje sygnału z zewnątrz — powstaje wewnątrz komórki.

Model oscylacji genu zegarowego:

— poziom białka (np. PER) oscyluje z okresem $\tau \approx 24\ \text{h}$. Gen period jest włączany i wyłączany w pętli sprzężenia zwrotnego: białko hamuje własny gen, poziom spada, gen znów rusza — i tak w kółko przez całą dobę.

Endogenny, a nie narzucony:

W cyklu światło/ciemność zegar jest „wciągnięty" do dokładnie 24 h, a w stałej ciemności biegnie swobodnie z własnym okresem $\tau$:

Dlatego szczyty powoli rozjeżdżają się z dobową siatką — to dowód, że rytm jest wewnętrzny, a światło tylko go synchronizuje, nie tworzy. Za odkrycie tej molekularnej maszynerii Hall, Rosbash i Young dostali Nagrodę Nobla 2017.

Po co Ci to na maturze:

Klucz do zadań o rytmie dobowym: rozróżnij zegar endogenny (geny zegarowe, pętla sprzężenia zwrotnego, ~24 h) od synchronizacji przez czynniki zewnętrzne (światło — Zeitgeber). Eksperyment w stałej ciemności to sztandarowy dowód endogenności.

Zapamiętaj: rytm dobowy jest wewnętrzny — geny zegarowe oscylują z okresem ~24 h nawet bez światła; światło go tylko synchronizuje, a nie tworzy.