Первые биологические часы были заведены два с половиной миллиарда лет назад

Древние организмы жили по простейшим биологическим часам миллиарды лет назад.

Иллюстрация University of Cambridge

Учёные из Кембриджского университета (University of Cambridge) обнаружили, возможно, самые древние биологические часы. Такой вывод следует из работы, опубликованной в журнале Nature.

При переработке кислорода, который попадает в организм при дыхании, образуются вредные вещества. Для их нейтрализации организм вырабатывает специфические ферменты — пероксиредоксины. Группа биохимиков, возглавляемая Акхилешом Редди (Akhilesh Reddy), в 2011 году обнаружила, что периоды выработки этих ферментов цикличны. Процесс повторяется каждые 24 часа.

Учёные нашли аналогичные ферменты у мышей, мух, растений, грибов и бактерий. И у всех видов цикл активности фермента был равен одним суткам. Это открытие позволило предположить, что пероксиредоксины появились ещё у древних простейших организмов. Произошло это два с половиной миллиарда лет назад, когда в атмосфере Земли начал накапливаться кислород.

В те далёкие времена концентрация кислорода в атмосфере повышалась в светлое время суток, когда активно работал фотосинтез. Одновременно в клетках бактерий возрастало количество токсинов, и вырабатывалось больше ферментов, необходимых для их нейтрализации. Со временем бактерии научились активировать эти защитные процессы заранее, не дожидаясь роста концентрации кислорода. Ферменты появлялись с восходом солнца, а ночью "успокаивались". Так были запущены первые в истории нашей планеты биологические часы, делают вывод учёные.

Отметим, что благодаря биологическим часам всё живое на планете способно ориентироваться во времени. По ним растения закрывают на ночь лепестки, пчёлы возвращаются в улей, птицы и бабочки совершают многокилометровые перелёты. Цикл биологических часов составляет 24 часа и может сохраняться даже при отсутствии видимых признаков смены дня и ночи. Всем путешественникам, совершившим долгий перелёт в другой часовой пояс, известно, как трудно адаптироваться к местному времени.

Сегодня биологические часы организмов регулируют определённые гены. При этом у разных видов животных и растений эти гены и принципы их работы различаются. Это свидетельствует о том, что "общего предка" у биологических часов разных организмов нет. "Маловероятно, чтобы даже на первых ступенях эволюции один фермент мог служить будильником для всего организма. Скорее всего, существовали и другие, пока неизвестные аналоги. Судя по всему, мы изобретали колесо неоднократно", — говорит Акхилеш.

Однако открытие учёных из Великобритании даёт некоторое представление о том, как природа изобрела первые циркадные ритмы. Возможно, биологические часы на основе ферментов послужили отправной точкой для развития более сложных способов определения времени.

В ближайшем будущем специалисты Кембриджа планируют научиться управлять так называемыми "ферментными часами" и проверить, способны ли они влиять на работу биологических часов современных организмов.