Nagroda Nobla z medycyny 2017 a astronomia

Tegoroczną Nagrodę Nobla z medycyny otrzymali naukowcy zajmujący się badaniami nad wewnętrznym zegarem biologicznym. Przyczyny nieprawidłowości w działaniu wewnętrznego zegara związane są często ze zjawiskiem zwanym zanieczyszczeniem sztucznym światłem, które negatywnie wpływa również na prowadzenie obserwacji astronomicznych.

Nagroda Nobla z fizyki trafiła w bieżącym roku w ręce trzech naukowców związanych z badaniami nad falami grawitacyjnymi. Tematyka tych badań jest ściśle związana z astronomią, a szerzej o nagrodzie pisaliśmy we wcześniejszym artykule. Okazuje się, że inną z tegorocznych nagród Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, tym razem z dziedziny medycyny i fizjologii, można także powiązać z astronomią. 

Już w osiemnastym wieku eksperyment przeprowadzony przez francuskiego astronoma i biologa Jeana Jacquesa d'Ortosus de Mairana dowiódł, że rośliny posiadają swoisty zegar biologiczny. Za dnia, ich liście otwierają się ku Słońcu, a w nocy opadają, jakby do snu. Eksperyment został powtórzony w warunkach całodobowej ciemności, i ku zaskoczeniu, liście mimo braku dostępu do światła powtarzały swój charakterystyczny schemat ruchu.

Zmiany położenia liści rośliny

Naukowcy żyjący w późniejszych czasach odkryli podobny, dobowy schemat aktywności w świecie zwięrząt, przy czym znane gatunki można podzielić na dwie główne grupy: zwierząta aktywne nocą oraz gatunki dzienne. Mimo wiedzy dotyczącej istnienia wewnetrznego zegara, który pomaga w procesach fizjologicznych naszego organizmu, mechanizmy jego funkcjonowania pozostawały tajemnicą niemal do końca XX wieku.

W latach 80 ubiegłego wieku Jeffrey Hall i Michael Rosbasch z Uniwersytetu Brandeis w Bostonie we współpracy z Michaelem Youngiem z Uniwersytetu Rockefellera w Nowym Jorku wyizolowali gen period, który już od dekady był uznawany za ważny tryb w mechanizmie naszego zegara. W dalszej kolejności odkryli, że gen period jest odpowiedzialny za produkcję białka PER, które gromadzone jest w nocy, a degradowane w dzień. Wahania w zmianach produkcji tego białka były ściśle związane z 24 godzinnym cyklem dobowym. Dziesięć lat później Michael Young odkrył kolejne geny i białka biorące udział w całej układance, co pozowoliło na szczegółowe wytłumaczenie działania zegara biologicznego. Trzej wymienieni naukowcy otrzymali za swoje zaangażowanie Nagrodę Nobla, jednak jaki jest jej związek z astronomią?

Nagroda Nobla za odkrycie mechanizmów zegara wewnętrznego może przyczynić się do większego rozpropagowania problematyki zanieczyszczenia sztucznym światłem. Postęp cywilizacyjny sprawił, że na obszarach dużych miast oraz ich stref podmiejskich nocne ciemności niemal nie występują. Intensywna sieć oświetlenia zewnętrznego zmieniła noc w dzień, a na chodnikach przy ruchliwych ulicach czytanie książki o północy nie sprawia żadnych problemów.

Z tych powodów już w pierwszej połowie XX wieku zaczeto przenosić profesjonalne obserwatoria astronomiczne na tereny znacznie oddalone od skupisk ludności, zaczęto również stosować filtry blokujące światło docierające od lamp ulicznych. Nowoczesne, a przy tym bardziej wydajne lampy, np. LED, emitują światło o szerokim spektrum, znacznie trudniejszym do blokowania za pomocą filtrów. Dodatkowo, długość fali emitowanego światła jest przesunięta w kierunku niebieskiego krańca widma, które jak pokazały badania z ostatnich lat, w szczególny sposób rozregulowuje produkcję hormonów odpowiedzialnych za prawidłowe funkcjonowanie naszych wewnętrznych zegarów. Nieprawidłowości te mogą powodować problemy ze snem, złe samopoczucie, otyłość, a w skrajnych przypadkach zwiększone ryzyko zachorowania na niektóre nowotwory.

Problem z obecnością sztucznego światła w porze nocnej, w różnym stopniu natężenia, dotyczy dwóch trzecich ludności na całym świecie, w tym 99% mieszkańców Stanów Zjednoczonych i Unii Europejskiej. Nocne niebo stało się tak jasne, że ponad 75% Amerykanów i 60% Europejczyków nie widzi już Drogi Mlecznej w miejscu swojego zamieszkania. Być może tegoroczna Nagroda Nobla z medycyny przyczyni się do popularyzacji wiedzy o roli światła i ciemności w prawidłowym funkcjonowaniu naszego organizmu, a problematyka zanieczyszczenia sztucznym światłem stanie się istotną dziedziną ochrony środowiska, dzięki czemu ciemne niebo wróci nad dachy naszych domów.

Więcej informacji:

Na ilustracjach: schemat wpływu światła na aktywność człowieka oraz schemat dobowego ruchu liści rośliny. Źródło: Wikipedia Commons.