منشورات جديدة
تحافظ الساعة البيولوجية على دورة مدتها 24 ساعة عن طريق تغيير عمل الجينات في الظروف الدافئة
آخر مراجعة: 27.07.2025
تتم مراجعة جميع محتويات iLive طبياً أو التحقق من حقيقة الأمر لضمان أكبر قدر ممكن من الدقة الواقعية.
لدينا إرشادات صارمة من مصادرنا ونربط فقط بمواقع الوسائط ذات السمعة الطيبة ، ومؤسسات البحوث الأكاديمية ، وطبياً ، كلما أمكن ذلك استعراض الأقران الدراسات. لاحظ أن الأرقام الموجودة بين قوسين ([1] و [2] وما إلى ذلك) هي روابط قابلة للنقر على هذه الدراسات.
إذا كنت تشعر أن أيًا من المحتوى لدينا غير دقيق أو قديم. خلاف ذلك مشكوك فيه ، يرجى تحديده واضغط على Ctrl + Enter.
استخدم باحثون بقيادة جين كوروساوا في مركز RIKEN للعلوم النظرية والرياضية متعددة التخصصات (iTHEMS) في اليابان الفيزياء النظرية لاكتشاف كيف تحافظ ساعتنا البيولوجية على دورة مستقرة لمدة 24 ساعة حتى عندما تتغير درجة الحرارة.
وجدوا أن هذا الاستقرار يتحقق من خلال تحول طفيف في "شكل" إيقاعات نشاط الجينات عند درجات حرارة أعلى، وهي عملية تُعرف باسم تشوه شكل الموجة. لا تساعد هذه العملية في الحفاظ على دقة الوقت فحسب، بل تؤثر أيضًا على مدى تزامن ساعاتنا الداخلية مع دورة الليل والنهار. نُشرت الدراسة في مجلة PLOS Computational Biology.
هل تساءلت يومًا كيف يعرف جسمك متى ينام أو يستيقظ؟ الإجابة بسيطة: يمتلك جسمك ساعة بيولوجية تعمل على مدار ٢٤ ساعة تقريبًا. ولكن نظرًا لتسارع معظم التفاعلات الكيميائية مع ارتفاع درجات الحرارة، ظلّ من غير الواضح كيف يعوض الجسم تغيرات درجة الحرارة على مدار العام، أو حتى عندما ننتقل بين حرارة الصيف في الخارج وبرودة الغرف المكيفة.
تعمل الساعة البيولوجية من خلال تقلبات دورية في مستويات mRNA - الجزيئات التي تُشفّر إنتاج البروتين - تحدث عند تفعيل جينات معينة وتعطيلها بشكل إيقاعي. وكما يُمكن وصف حركة البندول بموجة جيبية رياضية، ترتفع وتنخفض بسلاسة، يُمكن تمثيل إيقاع إنتاج mRNA وتحلله بموجة متذبذبة.
طبّق فريق كوروساوا في معهد RIKEN iTHEMS، بالتعاون مع زملائه في جامعة YITP كيوتو، أساليب من الفيزياء النظرية لتحليل النماذج الرياضية التي تصف هذه التذبذبات الإيقاعية للـ mRNA. واستخدموا تحديدًا طريقة مجموعة إعادة التطبيع، وهي أداة فيزيائية فعّالة تتيح استخلاص العمليات الديناميكية الرئيسية بطيئة التغير من نظام إيقاع mRNA.
أظهر التحليل أنه مع ارتفاع درجة الحرارة، ارتفعت مستويات mRNA بشكل أسرع وانخفضت بشكل أبطأ، لكن مدة الدورة الواحدة ظلت ثابتة. على الرسم البياني، بدا هذا الإيقاع عند درجات الحرارة المرتفعة كموجة مشوهة وغير متماثلة.
لاختبار النتائج النظرية على الكائنات الحية، حلل الباحثون بيانات تجريبية على ذباب الفاكهة والفئران. وبالفعل، أظهرت هذه الحيوانات، عند درجات حرارة مرتفعة، التشوهات الموجية المتوقعة، مما أكد صحة النموذج النظري.
وخلص العلماء إلى أن تشوه شكل الموجة هو المفتاح لتعويض درجة الحرارة في الساعة البيولوجية، وتحديدا لإبطاء انخفاض مستويات mRNA مع كل دورة.
وجد الفريق أيضًا أن تشوه شكل الموجة يؤثر على قدرة الساعة البيولوجية على التزامن مع الإشارات الخارجية، كالضوء والظلام. وأظهر التحليل أنه كلما زاد تشوه شكل الموجة، كانت الساعة البيولوجية أكثر استقرارًا وأقل تأثرًا بالإشارات الخارجية.
وقد تزامن هذا الاستنتاج النظري مع الملاحظات التجريبية في الذباب والفطريات، وهو أمر مهم لأن دورات الضوء والظلام غير المنتظمة أصبحت جزءاً من الحياة الحديثة بالنسبة لمعظم الناس.
يقول كوروساوا: "تظهر نتائجنا أن تشوه شكل الموجة هو عنصر حاسم في كيفية بقاء الساعة البيولوجية دقيقة ومتزامنة، حتى مع تغير درجات الحرارة".
ويضيف أن الأبحاث المستقبلية قد تركز على تحديد الآليات الجزيئية التي تُبطئ انخفاض مستويات mRNA وتُسبب تشوه شكل الموجة. ويأمل الباحثون أيضًا في دراسة كيفية اختلاف هذا التشويه بين الأنواع أو حتى الأفراد، إذ إن العمر والاختلافات الفردية قد تؤثر على عمل الساعة البيولوجية.
يشير كوروساوا إلى أنه "على المدى البعيد، قد تُصبح درجة تشوه شكل الموجة في جينات الساعة البيولوجية مؤشرًا حيويًا لفهم أفضل لاضطرابات النوم، وتأخر الرحلات الجوية، وتأثيرات الشيخوخة على الساعة البيولوجية. كما قد تكشف عن أنماط إيقاعية عالمية - ليس فقط في علم الأحياء، بل في أي نظام ذي دورات متكررة".