Det er høst. Du kaster et blikk opp mot himmelen, og du ser en flokk svaler som har samlet seg for å fly mot sydlige strøk etter å ha feriert i det kalde nord, som på sommertid er bortimot det varme nord. I hvert fall i år 2003. Men så tenker du deg om. Gjorde du ikke denne observasjonen i fjor på samme tid, og året før og så videre?

Du har helt rett. Svalene dro sørover på samme tid i fjor. At svaler trekker om vår og høst er en av flere måter hvordan organismene tilpasser seg årstidene. Denne observasjonen er en del av kronobiologi, eller som professor Peter Ruoff definerer det:

Kronobiologi er læren om hvordan organismene måler tid og hvordan de på denne måten tilpasser seg daglige og årstidsmessige forandringer.

Fotoperiodisitet

- En dag bare flyr svalene sørover, sier Peter Ruoff.

- Det har med daglengden å gjøre. Det starter ved en kritisk daglengde og fuglene blir urolige (i fagspråk bruker man det tyske uttrykket “Zugunruhe”), så samles de og reiser samlet eller puljevis. Men det er ikke bare fuglene det gjelder. Ved Oregons kyst i USA kan man hver høst delta på “whale watching” og observere hvaler som drar til sørlige strøk for å få unger.

- Sommerfugler tilbakelegger forbausende store strekninger for å unngå for stor varme eller kulde. Andre eksempler er planter som blomstrer alltid ved bestemte årstider, eller bjørnen som går i hi om høsten. Felles for det som skjer, er tilstedeværelsen av en indre biologisk klokke som måler daglengden, sier Ruoff.

- Ved en kritisk daglengde blir viktige fysiologiske prosesser satt i gang som for eksempel prosesser som har med reproduksjon eller beskyttelse å gjøre. På fagspråket kaller man dette fenomenet for “fotoperiodisitet”.

Døgnrytmer

- Under konstante betingelser kan man faktisk se hvordan den biologiske klokken “tikker”.

Peter Ruoff forteller om et interessant eksperiment. Et menneske blir satt inn i et totalt isolert rom og skal selv styre sin egen aktivitet, be om mat, sette på lys og utføre de fleste daglige gjøremål. I etterkant viste det seg at døgnrytmen til slike isolerte personer var 25 timer og ikke 24 som man ville kanskje ha trodd. Med andre ord, vi ville våkne hver dag en time senere hvis vi ikke hadde en vekkerklokke eller en annen “Zeitgeber” (lys/mørke vekslingen) som hver dag stillen fasen til vår biologiske klokke.

Etter hvert har man funnet ut at ulike organismer har biologiske klokker med ulike periodelengder, men alle på omtrent 24 timer. Disse “frittløpende” døgnrytmene kalles også for “circadiane” rytmer. Navnet er avledet fra latin circa (som betyr “omtrent”) og dies (“dag”). Ruoff studerer en sopp som har en døgnrytme av 22 timer.

- Når ble disse rytmene oppdaget?

- Allerede i oldtiden ved Alexander den stores tid kjente man til rytmer hos planter, som for eksempel bladbevegelser, sier Ruoff.

- Tamarindus indicas bladbevegelser er aldeles spektakulære! Men det var faktisk en fransk astronom, Jean Jacques DeMairan, som begynte å studere bladbevegelser og “plantenes søvn” mere systematisk. Han var sikkert overrasket da han i 1729 oppdaget at disse bladbevegelsene fortsatte i konstant mørke og ikke var betinget av lys/mørke-vekslingen.

- Bestemte medisiner ser ut å være betydelig mer effektive ved bestemte tider av døgnet, forklarer Ruoff.

De fleste hjerteinfarkter skjer for eksempel mellom klokka sju og ti om morgenen. Da stiger blodtrykket. Derfor bør hjertemedisin tas om morgenen. Noen har også rapportert at kreftbehandling synes å være mer effektiv ved å ta medisiner ved bestemte tider av døget.

Genetisk forankring

Søvn er en prosess hvor organismen bruker en del av døgnet for å hvile. Den biologiske klokken spiller en viktig rolle for å styre fasene hvor organismen hviler eller er aktiv.

- Men noen er rammet av genetiske sykdommer i forbindelse med den biologiske klokken forteller Ruoff.

- I “Advanced Sleep-Phase Syndrome” (ASPS) har personer som vane å legge seg mye tidligere enn normalt, typisk mellom klokka 18 og 20. Personer med dette syndromet har en vanlig søvnperiode, og pleier å stå opp mye tidligere, det vil si mellom klokka ett og tre, men aldri senere enn klokka fem.

- Det kunne for så vidt kvalifisere til programlederoppgave for frokost-TV, men det kan selvsagt føre til personlige og sosiale problemer. Hvordan skal man leve sammen med et individ som har sin rytme fremskyndet med hele fem-seks timer? Det kan selvsagt ikke være lett.

Det viser seg at fra ekteskap hvor en av foreldrene har ASPS, kan noen barn arve ASPS og få den samme ukristelige søvnrytmen.

Den biologiske klokken og samfunnet

- Studier har vist at det skjer flest ulykker i døgnet mellom klokka tre og fem om natten, sier Peter Ruoff.

Tsjernobyl-ulykken skjedde for eksempel nettopp i det tidsrommet. Da er vi og våre sanser minst på vakt. Det er viktig å være klar over slike fenomener blant annet ut fra et samfunnssikkerhetsmessig synspunkt.

Skiftarbeidere har problemer med å tilpasse seg ulike døgnrytmer med vekslingen mellom tidlig- og senskifter. De må derfor stadig tilpasse sin biologiske klokke til en ny arbeidsrytme.

Alle som har krysset mange tidssoner med fly har stiftet bekjentskap med jetlag som fører til stor ubehag for passasjerer, flygere og personalet om bord på flyene.

- Noen trenger mindre søvn enn andre. Den britiske statsminister Margareth Thatcher unngikk i sin tid et attentat på grunn av sin ekstreme arbeidsrytme. En bombe ble plassert under sengen og skulle gå av mellom klokka fire og fem. Men da hadde den aktive statsministeren allerede forlatt sengen og var i fullt arbeid. I denne sammenhengen snakker vi gjerne om A- eller B-mennesker. I praksis har B-mennesker lettere å forbli i skiftarbeid enn A-mennesker på grunn av døgnrytmen.

Modellorganismer

Vi vet i dag at den biologiske klokken finnes i nærmest alle type organismer, fra encellede organismer til mennesker. Etter hvert har forskere fokusert på organismer som er lett å håndtere, og hvor genomet (arvestoffet DNA) har blitt kartlagt.

Typiske modellorganismer er planten Arabidopsis thaliana, soppen Neurospora crassa, sebrafisk eller bananfluen Drosophila for å nevne noen av de viktigste.

Professor Peter Ruoff bruker soppen Neuropora crassa (rød brødmuggsopp) i sin forskning, først og fremst fordi den har en rask generasjonssyklus, dens biologiske klokke kan lett studeres og soppen er “snill”, det vil si at den ikke er sykdomsfremkallende (patogen).