Все организмы имеют такие биологические часы. Они, как будильник, дают на рассвете сигнал к пробуждению всем дневным животным и, наоборот, указывают ночным, что им пора на дневной отдых. Спозаранку просыпается большинство лесных птиц. А сова, филин и другие ночные птицы только после захода солнца начинают поиски пищи, когда дневные птицы уже угомонятся.
Как же животные отмеряют время, каким образом они запоминают его? Именно запоминают, как это показали опыты с пчёлами.
В определенное время суток, с 9 до 11 часов утра, пчелам выставляли кормушки с сахарным сиропом. А в остальные часы кормушки были пустыми. Через несколько дней такого регулярного кормления пчелам устраивали экзамен - проверяли, помнят ли они время, когда их угощают. Пчелы экзамен выдержали: больше всего насекомых прилетало с 9 до 11 часов. Пчел не удавалось сбить с толку. Пробовали освещать их непрерывно днем и ночью или, наоборот, содержать круглые сутки в полной темноте - пчелы оставались неизменно точными. Их биологические часы не отставали и не спешили - во всех случаях насекомые посещали кормушку в одно и то же время. Пчел можно было приучить прилетать к кормушке в любое время суток: они быстро поддавались дрессировке. Но пчелы могут прилетать только через 24 часа! А вот, например, каждые 19 часов они не могут отсчитывать. Работа биологических часов связана только с сутками. Эти часы дают пчелам возможность в течение нескольких дней, не вылетая из улья при плохой погоде, помнить время, в которое цветки выделяют нектар.
Где находится механизм, который управляет биологическими часами? Ответ на этот вопрос получили в опытах с тараканами. Эти ночные животные, которые у всех вызывают отвращение, оказались полезными для науки. Сначала подопытным тараканам портили их биологические часы. Для этого их держали круглосуточно на свету или в темноте. Через 4-6 дней эти тараканы уже не делили сутки на день, когда они малоподвижны, и на ночь, когда они активно двигаются. Они то быстро бегали, то отдыхали. Путали день и ночь и тараканы с закрашенными черным лаком глазами. Затем опыты усложняли. Брали двух тараканов и хирургическим путем соединяли их так, что кровь их смешивалась. При этом один таракан оказывался над другим. Верхний таракан был обычный, а нижний - с испорченными биологическими часами. Но через некоторое время после соединения нижний таракан переставал беспорядочно дрыгать ногами: у него восстанавливалась его обычная активность только в ночное время.
Каким же образом происходила починка часов нижнего таракана? Какое влияние оказывал на него верхний партнер? И на этот вопрос удалось ответить опытным путем. Оказалось, что можно и не соединять двух тараканов, чтобы одному из них исправить часы. Достаточно таракану с испорченными часами пересадить клетки от обычного таракана. Но не любые клетки какого попало органа, а только нервные клетки из подглоточного нервного узла. Тогда стало ясно, что именно эти клетки выделяют вещество, которое ведает суточной деятельностью животного. Оно и переносилось кровью из тела верхнего таракана к соединенному с ним нижнему. Образование этого вещества начинается сразу после наступления темноты. Теперь понятно, почему у невидящих тараканов нарушался обычный ритм жизни, - ведь через глаза передается сигнал к клеткам, вырабатывающим это вещество.
У человека тоже нашли клетки, связанные с биологическими часами. Расположены они в мозге. В головном мозге - как бы главный часовой механизм. А в разных органах и в их клетках имеются свои часы, со своим ходом. Более сотни процессов в теле человека изменяются в течение суток. Мы уже говорили о дыхании, температуре, работе сердца. Ночью понижается память (особенно между 2 и 4 часами), увеличивается число ошибок при решении задач. Мышечная сила человека больше всего с 8 до 12 и с 14 до 17 часов, а с 2 часов ночи до 5 утра и с 12 до 14 часов человек наиболее слаб.
Когда биологические часы идут нормально, мы и не замечаем их хода. А вот поломка этих часов дает о себе знать. Её всегда ощущают люди, которым приходится пересечь временные пояса Земли при перелете с запада на восток или, наоборот, с востока на запад. Например, при перелете из Москвы в Хабаровск (разница во времени в этих городах составляет 7 часов) человек испытывает слабость, утомление, желание спать, днем и бодрствовать ночью. Неисправность внутренних часов чувствуется и при работе с непривычки в другую смену. Требуется несколько дней для перестройки биологических часов. Вот почему, чтобы быть здоровым, чтобы организм работал правильно, не сбивался со своего суточного ритма, необходимо соблюдать режим: вовремя ложиться спать, в одно и то же время вставать, в определенные часы есть и делать уроки.
Изучают суточные ритмы в самых разных направлениях. С развитием космонавтики возникла новая область медицины - космическая медицина. В её задачи тоже входит изучение биологических часов. Необходимо знать, в какие часы суток человек лучше переносит различные перегрузки - действие ускорений, недостаток кислорода...
Надо выяснять, в какое время суток наиболее чувствительны клетки того или иного органа к действию на них разных лекарств. Может случиться, что лекарство не оказывает никакого влияния только потому, что его принимают не в те часы.
Мы должны внимательно относиться к ходу наших биологических часов.
Одним из подвигов Геракла, героя древнегреческих мифов, было уничтожение Лернейской девятиглавой гидры, которая обитала в болоте. Она пожирала путников и отравляла дыханием все живое. Геракл смело вступил в единоборство с ней. Своим мечом он отрубал одну за другой головы чудовища. Но едва стекала из раны черная кровь, как на месте отрубленной головы вырастали две новые. Только когда огонь факела касался ран, головы не вырастали.
А в русских народных сказках Иван-царевич не менее отважно отсекал головы у трехголового змея. И опять на месте отрубленной головы появлялись две новые. Откуда брались такие истории? Вероятно, давным-давно люди заметили, что у ящерицы отрастает оторванный хвост, а из половинок дождевого червя образуются два целых червя. Тяжелые ранения во время кровопролитных войн вызывали мечты о волшебных исцелениях. Вот и появлялись сказочные истории.
А может ли действительно на месте отрезанной конечности вырасти новая? Дорастает ли кусочек живого тела до целого организма? Чтобы ответить на подобные вопросы, недостаточно случайных наблюдений. Необходимо ставить опыты.
Первые опыты по восстановлению частей тела провел французский естествоиспытатель Рене Антуан Реомюр. Он был не только зоолог и ботаник, но еще физик и химик; он изобрел и спиртовой термометр. Реомюр наблюдал, как на месте отрезанных ног у речного рака вырастают другие. Он ввел в науку новое слово - "регенерация": от латинских слов "ре" - "снова" и "генератио" - "возникновение". Работа Реомюра о регенерации ног у рака была напечатана в 1712 году. Но она прошла незамеченной, и сам Реомюр прекратил свои опыты.
Только спустя 28 лет швейцарский натуралист Абраам Трамбле продолжил опыты по регенерации. Существо, на котором он экспериментировал, тогда не имело еще названия. Да и не ясно было, животное это или растение. Оно имело вид полого стебелька, который задним концом прикреплялся к стеклу аквариума или к водным растениям, а на переднем имел щупальца. Когда это существо разрезали на отдельные кусочки, то из каждого из них вырастало целое существо, подобно тому, как из черенка растения вырастает целое растение. Но это все-таки было животное, да еще хищное, которое питалось мелкими рачками. А когда Трамбле делал продольные разрезы на переднем конце этого животного, то на месте каждого разреза возникали новые щупальца. Одним словом, образовывалось многоголовое чудовище, весьма сходное с Лернейской гидрой, которую победил Геракл, только значительно меньшего размера. Само собой напрашивалось название для этого существа: гидра. Эта гидра обладала еще более удивительными особенностями, чем Лернейская: она дорастала до целой даже из 1/200 части своего тела. Быль превзошла сказку! Когда в 1743 году в Трудах Лондонского Королевского общества были опубликованы опыты Трамбле, им просто не поверили. Они казались неправдоподобными. И тогда Реомюр выступил в защиту Трамбле и подтвердил достоверность его исследований.
После опытов Трамбле многие ученые в разных странах, в том числе и Реомюр со своими учениками, начали изучать восстановление частей тела у самых различных животных. Оказалось, что у многих животных отрастают утраченные ими части тела. Более того, из части тела может восстановиться целое животное.
