Cirkadiske rytmer er periodiske prosesser i cellene hos planter og dyr med periode på omkring ett døgn. Det er disse rytmene som ligger til grunn for døgnrytmer, som er svært viktige for planter og dyr. 

Mange organismer har innebygde biologiske klokker som regulerer funksjoner som hormonnivåer, søvnrytme, spiserytme, kroppstemperatur og metabolisme. Cirkadisk rytme er et eksempel på en biologisk klokke som er tilpasset jordrotasjonen.

At rytmene finnes i organismen, og ikke bare henger sammen med døgnvariasjoner i lysforhold, blir tydelig under konstante forhold. Bønneplanter hever og senker for eksempel bladene i løpet av cirka et døgn selv om de puttes i et mørkt rom. 

Den cirkadiske rytmen går av seg selv inne i enkeltceller hos de organismene som har slike rytmer. Rytmen blir imidlertid også finjustert av ytre faktorer som lys og mørke. Man kan oppleve ubehag når den indre rytmen og miljøet ikke samsvarer. Det er derfor mange opplever jetlag når de krysser mange tidssoner.

Lengden på perioden i den interne cirkadiske rytme er cirka et døgn, men trenger ikke å være nøyaktig 24 timer. Den kan variere fra 22 til 28 timer. Dersom man for eksempel setter en ung bønneplante i konstant lys eller mørke, vil bladene først heve og deretter senke seg i løpet av om lag 26 timer.

For at slike interne klokker skal fungere godt som grunnlag for døgnrytmer, så justeres de av informasjon som organismen sanser fra miljøet, for eksempel lys eller varme. På den måten finjusteres hele tiden den cirkadiske rytmen slik at syklusen blir 24 timer. 

Den cirkadiske rytme går av seg selv inne i cellene. Den kan gå av seg selv fordi det er prosesser som lager et produkt som igjen hemmer prosessen. For at dette skal bli en syklus som tar et helt døgn, må det være en forsinkelse som gjør at det tar lang tid før produktet demper prosessen. Når prosessen så går saktere, blir det mindre av dette produktet og prosessen kan ta seg opp igjen.

Dette skjer oftest ved at transkripsjon av et klokkegen (kalt period) lager klokkeproteiner (kalt PER). Disse klokke-proteinene hindrer positive elementer i cellene som har som jobb å aktivere klokke-genene. Dette gjør at transkripsjonen av klokke-genet går saktere, og det blir da mindre klokke-proteiner i cellene. På denne måten øker først mengden klokke-protein i cellene, og deretter minker mengden til den er tilbake der den startet, omtrent ett døgn senere.

På 1800-tallet fant astromonen Jean Jacques d'Ortous de Mairan ut at mimosaplanten åpnet og lukket bladene uavhengig av solen. Etterhvert ble det kjent at flere planter og dyr har biologiske klokker, men det ble ikke forstått hvordan de fungerte.

På 1970-tallet identifiserte Seymor Benzer og Ronald Konopka, gjennom studier av bananfluer, et gen som var knyttet til cirkadisk rytme. De ga genet navnet «period» (klokkegenet), men de forsto ikke hvordan det påvirket rytmen.

På 1980-tallet studerte Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash og Michael W. Young bananfluer for å forstå klokkegenet. De klarte å isolere genet. Deretter fant de at proteinet «PER» (klokkeproteinet), bygges opp om natten og brytes ned gjennom dagen, og de viste hvordan dette er basisen for den cirkadiske rytmen hos bananfluer. 

Senere har de tre forskerne oppdaget andre gener som også påvirker den indre biologiske klokken, hovedsakelig ved at de bidrar til den nødvendige forsinkelsen i prosessen. 

Hall, Roshbash og Young ble i 2017 tildelt Nobelprisen i fysiologi og kjemi for sine bidrag til vår forståelse av hvordan den cirkadiske rytme opprettholdes inne i cellene.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.