Исследование раскрывает, как синий свет сбивает внутренние часы организма
Исследование, финансируемое Национальными институтами здоровья (NIH), раскрывает механизм, с помощью которого синий свет от бытового и уличного освещения, электронных устройств нарушает естественные циркадные ритмы человека, растений и животных, что может приводить к заболеваниям.
Воздействие синего света увеличивается. В правильное время суток он полезен: он "общается" с нашими 24-часовыми внутренними часами, сообщая телу, когда просыпаться, есть и выполнять метаболические функции. У растений он сигнализирует о росте и цветении, у животных — регулирует миграцию, циклы сна, метаболизм, настроение и иммунную систему.
Однако избыток синего света, особенно в неподходящее время, нарушает биологическую сигнализацию. Исследование под руководством химика Брайана Д. Золтовски из Южного методистского университета (SMU) использует физические и химические методы для изучения этой биологической проблемы. На проект выделен грант в $320,500 от National Institute of General Medical Sciences (NIH).
Механизм и потенциальные методы лечения
В организме человека белок меланопсин поглощает синий свет и посылает сигналы фоторецепторным клеткам глаз. У растений и животных аналогичную сигнальную функцию выполняет белок криптохром.
Когда свет попадает в глаз, меланопсин в особых клетках сетчатки (intrinsically photosensitive retinal ganglian cells, их всего около 160) поглощает фотон и преобразует его в энергию. Это активирует сигнал в область мозга suprachiasmatic nucleus — наш "главный часовой механизм", который контролирует циркадные ритмы и сбрасывает все "второстепенные часы" в теле.
Этот сигнальный каскад активирует множество биологических функций: метаболизм, сон, развитие рака, наркозависимость, расстройства настроения. Понимание точного химического механизма (как поглощение энергии маленькой молекулой меняет форму белка и запускает сигнал) может привести к созданию новых целенаправленных лекарств для лечения диабета, нарушений сна и рака.
Источники проблемы и сельскохозяйственные угрозы
Ключевым фактором является вечернее и ночное использование устройств, излучающих синий свет (смартфоны, планшеты), который сигнализирует мозгу, что сейчас день, подавляя выработку мелатонина. Осознание проблемы уже побуждает производителей освещения разрабатывать системы, которые вечером смещают спектр в сторону красного света.
В растениях отсутствие "истинной темноты" из-за искусственного освещения может снижать урожайность и способствовать болезням. Например, грибковые системы (такие как fusarium и verticillium) используют синий свет для пролиферации, вызывая патогены (blight), которые наносят ущерб урожаю пшеницы, кукурузы, сои на сумму около $3 млрд в год. Понимание их механизмов может позволить разработать малые молекулы для нейтрализации их распространения.
Широкие исследовательские цели
Исследователи также изучают, как синий свет активирует белки, позволяющие птицам и животным (например, бабочкам-монархам) чувствовать магнитное поле Земли для навигации. Цель работы — понять, как световые пути регулируются у разных организмов, чтобы научиться управлять ими для улучшения здоровья человека и повышения урожайности сельскохозяйственных культур.