Læsetid: 4 min.

Jordens rotation har påvirket vores cellestrukturer gennem millioner af år og har skabt vores indre ur

Årets Nobelpris i medicin gik til forskning i kroppens indre ure, der arbejder overalt i det flercellede liv. Men hvad foregår der mere præcist i disse processer?
Der er større risiko for, at en hjerteoperation går galt, hvis den foretages om eftermiddagen i stedet for om morgenen. Det viser forskning om menneskets biologiske ure.

Der er større risiko for, at en hjerteoperation går galt, hvis den foretages om eftermiddagen i stedet for om morgenen. Det viser forskning om menneskets biologiske ure.

Sanjit Das

6. november 2017

I en verden med internationale flyrejser over mange tidszoner, med skifteholdsarbejde og opmærksomhedsrøvende personlige gadgets som iPads, der forstyrrer vores søvnrytme, kunne tildelingen af dette års Nobelpris i medicin (bekendtgjort i sidste måned, red.) næppe komme på noget bedre tidspunkt. 

De blev første gang konstateret hos bananfluer, men i al flercellet liv driver bittesmå molekylære urværkskomponenter deres spil – herunder naturligvis også hos mennesker. Disse indre ure betragtes nu som en fundamental egenskab ved livet på jorden, der har indskrevet planetens rotationscyklusser i vores cellestrukturer gennem en millionårig evolutionær proces. 

Det snedige ved kroppens ure er, at de gør det muligt for levende organismer at foregribe solopgang og solnedgang snarere end blot at reagere, når de indtræffer. Man kan ikke isolere et enkeltstående kropsur, der udmåler tiden. I stedet er de molekylære kronometre i et samspil spredt ud på forskellige celletyper på samme måde som smykkesten i et juvelbesat armbåndsur. Her kontrollerer de omfattende fysiologiske processer fra søvnmønstre til kropstemperatur, fra blodtryk til stofskifte og udskilning af hormoner.

Forstå de indre ure

Forskerne har i århundreder været klar over, at levende organismer råder over indre ure, men uden at forstå, hvordan de fungerede. Det er vanskeligt at finde en plante, et insekt eller et større dyr, som ikke på en eller anden måde ændrer adfærd, når dag bliver til nat og nat til dag.

Læs også

Den franske astronom Jean-Jacques d’Ortous de Mairan foretog nogle af de første eksperimenter, der gav hold for den antagelse, at der findes indre ure. I 1729 påviste han, at mimoseplanter åbner deres blade ved daggry og lukker dem igen, når mørket falder på – og vel at mærke også, hvis man kunstigt holder dem i mørke, døgnet rundt. Hans iagttagelse tydede på, at snarere end at reagere på lys fulgte planterne deres egen indre dag-nat-cyklus.

200 år efter d’Ortous de Mairans død begyndte moderne videnskabsmænd at tage de første større skridt imod at forstå de indre ure. I 1971 bemærkede neurolog Seymour Benzer og hans studerende Ronald Konopka, at en laboratoriepopulation af bananfluer så ud til at have udviklet dysfunktionelle indre ure. Den brist kunne de føre tilbage til mutationer i et gen, som senere fik navnet Punktum (Period).

Et urværks regelmæssighed

Snart kom de senere nobelprisvindere på banen. I 1984 undersøgte Jeffrey Hall og Michael Rosbash fra Brandeis University i Massachusetts førnævnte såkaldte Punktum-gen og det protein, som kroppen producerer herudfra. De påviste, at de pågældende proteiner, kaldet PER, opbygger celler i nattens løb og siden brydes ned i dagens løb. Det betød, at PER-niveauet svingede efter en 24 timers cyklus.

Det var imidlertid ingenlunde klart, hvad der fik PER-niveauet til at gå op og ned med et urværks regelmæssighed. De to forskere kom nu på den idé, at det var opbygningen af PER-proteinet selv, der på et tidspunkt satte stop for celleproduktionen. Omtrent som når spisning af for mange donuts pludselig kan medføre et totalt tab af appetit på flere af dem.

I 1994 påviste Michael Young fra Rockefeller University, at denne form for feedbacksløjfe præcis var, hvad der var på spil. Han opdagede endnu et indre ur-kropsgen, der bruges til at producere protein, kaldet TIM.

Når TIM-proteiner støder på PER-proteiner i celler, kobler de sig sammen, trænger ind i cellekernen og lukker ned for Punktum-genet. Sidst i 1990’erne bidrog andre forskere med at sammenstykke flere af de gener, der står bag de indre urmekanismer, herunder dem, der hjæper cellerne til at orientere sig tidsmæssigt ud fra den mængde lys, kroppen modtager.

Helbredsrisici

Det indre ur er mere end en biologisk kuriositet. Undersøgelser fra lægeforskere har fundet empirisk belæg for, at forstyrrelse af de cirkadiske rytmer på grund af skifteholdsarbejde kan forstærke risikoen for kræft.

Forskerne mangler endnu at forstå, hvorfor skifteholdsarbejde fører sådanne øgede helbredsrisici med sig, men en hypotese går på, at eksponering for lys om natten sænker niveuaet af melatonin, et hormon, som tænkes at være aktivt i bortskaffelsen af den slags partikler, der kendes som reaktive oxygenforbindelser og kan beskadige celler. I 2014 konstaterede forskerne, at skifteholdsarbejde og jetlag forstyrrer rytmen hos hundredvis af de gener, som normalt er involveret i at opretholde, reparere og beskytte kroppen.

Forskning i kropsuret har givet forskerne en langt større indsigt i nye veje til at gavne helbredet. Mange medikamenter på markedet er nu forsynet med instrukser om de tider på døgnet, hvor det virker bedst at tage dem. Det kolesterolsænkende præparat Mevacor bør eksempelvis indtages om natten, fordi de enzymer, det sætter ind imod, er på deres højeste niveau der. Noget lignende gælder for de svage aspirindoser, der bruges til at sænke blodtrykket.

Det siges, at Rosbash, da han midt om natten, amerikansk tid, blev underrettet af Nobelkomiteen om, at han var blandt årets nobelprisvindere i medicin, skal have udbrudt: »Jeg er meget glad, især på bananfluernes vegne. Når min fastnettelefon ringer på denne tid af døgnet, er det som regel, fordi en eller anden er død.«

© The Guardian og Information. Oversat af Niels Ivar Larsen

Bliv opdateret med nyt om disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Anbefalinger

  • Niels Duus Nielsen
  • Jørn Andersen
  • Torben K L Jensen
  • David Zennaro
  • Eva Schwanenflügel
Niels Duus Nielsen, Jørn Andersen, Torben K L Jensen, David Zennaro og Eva Schwanenflügel anbefalede denne artikel

Kommentarer

Torben K L Jensen

Al hukommelse,medfødte instinkter (det indre ur) og læring lagres i DNA-sekvenser til generering af det protein der indeholder information af sanseindtryk fra alle de sanser et menneske har - hukommelse er blot en videreudvikling af de medfødte instinkter,automatiske reflekser (som amning) og kan hos mennesker så udvikles til et højt intelligensniveau.