Nie wiem czy Bóg istnieje, ale byłoby z korzyścią dla Jego reputacji, gdyby nie istniał" - Renard
U niektórych zwierząt rytmy okołodobowe przebiegają zgodnie z okresem doby gwiazdowej (23 godziny 56 minut 4 sekund) lub księżycowej (24 godziny 50 minut). Synchronizatorami ich są czynniki, które zależą od położenia Słońca i Księżyca względem Ziemi, jak poziom wód oceanicznych (tzw. pływy), pole magnetyczne Ziemi, jonizacja atmosfery, ciśnienie atmosferyczne. Rytmy krótsze od 20 godzin, tzw. infradialne, dotyczą takich funkcji fizjologicznych, jak ciśnienie krwi, tętno, oddychanie, ruchy przewodu pokar- mowego oraz drobne oscylacje stężenia niektórych hormonów we krwi (np. kortyzolu, insuliny), a także faz snu. Z rytmów dłuższych od okołodobowych ważne znaczenie mają księżycowe (lunarne) rytmy miesięczne. Podlegają im czynności rozrodcze niektórych zwierząt oraz cykle miesiączkowe u kobiet. Do rytmów długookresowych należą najczęściej spotykane rytmy roczne, przeważnie egzogenne, sterowane przez czas trwania jasnej części doby (tzw. fotoperiodu). Na szacowaniu przybywania czasu oświetlenia wiosną lub jego ubywania jesienią opiera się synchronizacja rytmów rozrodczych u wielu zwierząt dzikich i udomowionych. Genetyczny mechanizm rytmiki czynności biologicznych Pierwsze badania rytmiki czynności biologicznych wykonywano na roślinach. W 1729 r. d'Ortous de Mairan zauważył, że liście heliotropu otwierają się w dzień, a zamykają w nocy nawet wtedy, gdy roślina jest utrzymywana w stałych warunkach oświetlenia i temperatury. Obserwacja ta pokazała, że cykliczne otwieranie się i zamykanie liści jest sterowane przez nieznany wówczas mechanizm, tkwiący w organizmie samej rośliny. Możliwości wyjaśnienia tego mechanizmu pojawiły się dopiero w XX wieku wraz z rozwojem genetyki molekularnej. W 1967 r. Ehert i Trucco stworzyli koncepcję, według której mechanizm dobowej rytmiki funkcji komórki jest zakodowany w tzw. chronomie, czyli zespole genów strukturalnych i kontrolującego je genu operatorowego. Na podstawie informacji zakodowanej w genach strukturalnych syntetyzowane jest białko zwane zegarowym, ponieważ jego stężenie w komórce cyklicznie zwiększa się i zmniejsza w rytmie okołodobowym. Procesy czynnościowe komórki sterowane przez to białko nasilają się tylko w odpowiedniej porze doby, w innym zaś czasie przebiegają na niskim poziomie. Późniejsze badania potwierdziły, że w komórkach roślinnych i zwierzęcych występują związki o strukturze białek, które są wytwarzane w rytmie zgodnym z rytmiką procesów życiowych organizmu, a więc spełniają kryteria „białka zegarowego". Związki takie wykryto w zielonych glonach morskich Acetabularia (Hartwig i wsp., 1985), a także w bakteriach. Podobny molekularny mechanizm sterujący rytmami dobowymi występuje w komórkach muszki owocowej (Droso- phila melanogaster). 307 Muszka owocowa przejawia łatwą do obserwacji dobową rytmikę aktywności ruchowej. Konopka i Benzer (1971) stwierdzili, że rytmika ta zależy od genu, który nazwali genem per (od łac. period). Locus tego genu znajduje się na chromosomie płciowym X. Owady z niezmutowaną (tzw. dziką) formą tego genu iper+) przejawiają dobowe wahania ruchliwości również w warunkach stałego oświetlenia, co świadczy, że oscylacje te mają charakter 24-godzinnego rytmu endogennego. Mutacje genu per powodują zakłócenia tej rytmiki w taki sposób, że muszki mutanty pef przejawiają skrócony, 19-godzinny rytm aktywności, mutanty perŁ - wydłużony rytm 29-godzinny, aktywność zaś mutantów per0 jest całkowicie arytmiczna. Oprócz aktywności ruchowej, gen per kontroluje również rozwój owada, wpływając na powstawanie kolejnych linień larwalno-poczwarkowych. Bargiello i wsp. (1984) hodowali muszki w warunkach umożliwiających ustalenie, ile dojrzałych osobników powstaje w kolejnych okresach 2-godzinnych. W ten sposób można było określić przebieg linień w czasie. W populacji muszek z „normalnym" genem per liczba linień stopniowo wzrasta w jasnej części doby, a następnie zmniejsza się w fazie ciemnej. Rytmika ta jest zachowana również wtedy, gdy owady przez cały czas pozostają w całkowitej ciemności, co znaczy, że w pewnym stopniu zależy od mechanizmu wewnątrzustrojowego. Natomiast mutanty per0 przeobrażają się w sposób acykliczny, bez przyspieszenia i spowolnienia tego procesu w zależności od pory doby. Defekt ten udało się skorygować, wprowadzając do ich genomu gen per pobrany od normalnego „rytmicznego" osobnika. Zmutowane owady przeobrażały się wówczas cy- klicznie. ;» Dalsze badania pozwoliły wykazać charakter funkcjonowania genu per. Steruje on syntezą specjalnego „białka zegarowego". Białko to, powstające w procesie translacji na rybosomach, po osiągnięciu odpowiedniego stężenia w cytoplazmie wnika do jądra komórki i hamuje dalszy proces transkrypcji, czyli powstawanie mRNA dla tegoż białka. Transkrypcja może być wznowiona dopiero wtedy, gdy białko ulegnie degradacji i jego stężenie w jądrze się zmniejszy. Mechanizm ten powoduje, na zasadzie ujemnego sprzężenia zwrotnego, os- cylacyjne wahania stężenia mRNA, który stanowi matrycę dla tego białka (Hardin, 1990)