Хронобиология

(от Хроно... и Биология)

        биоритмология, раздел биологии, изучающий условия возникновения, природу, закономерности и значение биологических ритмов (См. Биологические ритмы) (БР). Х. исследует ритмические процессы на различных уровнях организации живого: бесклеточные системы, клетка, одноклеточные организмы, культуры клеток и тканей, многоклеточные животные и растения, популяции организмов. Как область биологии Х. разрабатывает законы осуществления периодически повторяющихся биологических процессов и поведения различных биологических систем во времени; она тесно связана с физиологией, биохимией, биофизикой, экологией и др. естественными науками. БР широко распространены в живой природе, имеют эндогенное происхождение и зависят от ритмических изменений во внешней среде (фото-, термо-, баропериодичность, колебания электромагнитного поля Земли и др.). Взаимодействие БР друг с другом и с периодически изменяющимися условиями среды формирует временную организацию биологических систем, лежит в основе адаптации организмов и обеспечивает единство живой и неживой природы. БР независимо от длины периода и частоты их колебаний (суточные, лунные, сезонные, годичные и др.) отражают процессы регуляции функций организмов.

         Идеи о ритмичном характере процессов в природе и в организме человека выдвигались в трудах античных философов (Гераклит, Платон, Аристотель и др.), в средние века и эпоху Возрождения (Ф. Бэкон, Т. Браге, И. Кеплер и др.). Первое научное наблюдение БР сделал французский астроном Ж. Ж. де Меран (1729), обнаруживший суточную периодичность движения листьев у растений. Это явление затем изучал Ч. Дарвин (1880) и ряд ботаников 19 в. Ещё в 18 в. К. Линней предложил «Цветочные часы», основанные на способности цветков различных растений открываться и закрываться в определённое время дня. Ритмы движения листьев растений были детально исследованы в 30-х гг. 20 в. голландским ботаником А. Клейнхонте и немецким учёным Э. Бюннингом. В 1920 американские учёные У. У. Гарнер и Х. А. Аллард открыли Фотопериодизм у растений, механизмы которого, как было установлено позже, тесно связаны с БР. В 19 в. БР были зарегистрированы также у животных и человека. В 20-х гг. 20 в. были проведены первые работы по фотопериодизму у животных как беспозвоночных, так и позвоночных.

         В изучение БР значительный вклад внесли русские и советские учёные. Над проблемой восприятия времени животными и человеком работали И. М. Сеченов, И. П. Павлов, В. М. Бехтерев. Н. Е. Введенский и А. А. Ухтомский дали научное объяснение закономерностям ритмических воздействий на клетку и явлению «усвоения» клеткой внешнего ритма. В. И. Вернадский впервые рассмотрел биосферу как систему, организованную не только в пространстве, но и во времени. Цикл исследований БР у человека и животных был проведён К. М. Быковым с сотрудниками; А. С. Данилевский плодотворно разрабатывал проблему фотопериодизма у насекомых. Основатель гелиобиологии А. Л. Чижевский изучал влияние солнечных ритмов на биологические объекты. Роль БР в регуляции функций организма и их изменениях в условиях космического полёта освещены в работах В. В. Ларина. Большой вклад в развитие Х. в 20 в. внесли А. Йорес (ФРГ), Я. Мёллерстрём и Э. Форсгрен (Швеция), Дж. Хейстингс, Ф. Браун (США), Дж. Клаудсли-Томпсон, Дж. Харкер (Великобритания). Э. Бюннингу (ФРГ) принадлежит гипотеза об эндогенной природе БР, высказанная им в начале 30-х гг. Ю. Ашофф (ФРГ) провёл фундаментальные исследования влияния условий внешней среды на БР, в том числе у человека, и ввёл (1951) термин «датчик времени», обозначающий фактор, который синхронизирует БР. Ф. Халберг (США) сформулировал (1959) понятие об околосуточных или циркадных ритмах (См. Циркадные ритмы) и дал представление о временной координации физиологических функций организма. Его заслугой является введение в Х. математических методов обработки данных и использование в этих целях ЭВМ. Им было установлена изменение чувствительности организма к действию вредных факторов в зависимости от времени суток.

         Установление закономерностей временного течения биологических процессов способствует прогрессу в др. областях знания о живой природе и имеет большое практическое значение. Например, учение о фотопериодизме важно для сельского хозяйства; медицина использует данные Х. при диагностике и лечении некоторых заболеваний. К наиболее актуальным проблемам Х. относятся: изучение природы и механизма различных БР, влияние на них внешних факторов, значение БР в приспособлении организма к окружающей среде, роль БР в трудовой деятельности человека и в развитии у него заболеваний, в решении задач космической биологии и медицины.

         В СССР исследования БР проводятся в институте физиологии им. И. П. Павлова (Ленинград), институте биофизики (Пущино, Московская обл.), институте медико-биологических проблем (Москва), МГУ, 2-м Московском медицинском институте, институте хирургии им. А. В. Вишневского (Москва), Московской с.-х. академии им. К. А. Тимирязева, Сибирском филиале АН СССР и др. Наиболее крупные научные центры Х. за рубежом: Миннесотский, Арканзасский и Станфордский университеты (США), Тюбингенский и Гёттингенский университеты (ФРГ), институт физиологии поведения им. М. Планка (ФРГ), Манчестерский университет (Великобритания) и др.

         В 1937 состоялась (Роннебю, Швеция) первая конференция, на которой было основано Международное общество исследователей БР; в 1971 на очередной конференции (Литл-Рок, США) оно было переименовано в Международное общество по хронобиологии (объединяет свыше 300 членов из 30 стран мира). В 1960 состоялся (Колд-Спринг-Харбор, США) международный симпозиум по биологическим часам. Вопросам Х. были посвящены всесоюзные симпозиумы: «Биологические ритмы в механизмах компенсации нарушенных функций» (М., 1973) и «Циркадные ритмы человека и животных» (Франция, 1975). Результаты исследований по Х. публикуются в специальных журналах: «International Journal of Chronobiology» (L., с 1973); «Chronobiologia» (Mil., с 1974); «Journal of Interdisciplinary of Cycle Research» (Amst., с 1970) и др.

         Лит.: Биологические часы. Сб. ст., пер. с англ., М., 1964; Колебательные процессы в биологических и химических системах. Сб. ст., т. 1—2, Пущино-на-Оке, 1967—71; Биологические ритмы в механизмах компенсации нарушенных функций, М., 1973; Агаджанян Н. А., Ритмы жизни и здоровье, М., 1975; Циркадные ритмы человека и животных. Сб. ст., Фр., 1975; Люди, пространство и время. Сб. ст., М., 1976; Halberg F., Chronobiology, «Annual review physiology», 1969, v. 31, p. 675—725; Chronobiology, Tokyo, 1974.

         Ю. А. Романов.