الزمن الداخلي الخلوي

يُمكن تقسيم التوقيت الزمني البيولوجي إلى توقيت الساعة الرملية الذي يسير باتجاه واحد ويحدث لمرةٍ واحدة وهو توقيت العمر والبلوغ وتطور الجنين.

وتوقيت متكرر يحدث بانتظام وهو توقيت دقات القلب والتنفس والإفرازات الهرمونية وساعات النوم واليقظة وغيرها من أغلب التفاعلات اليومية للكائن الحي (1).

إن مركز التنظيم الزمني الداخلي للكائن يتواجد في قاعدة الدماغ في منطقة تحت المهاد ويدعى ب النواة فوق التصالبية (Suprachiasmatic nucleus (SCN

التي تتلقى الإشارات الضوئية من البيئة المحيطة عن طريق شبكية العين عبرَ سبيل تحت المهاد البصري لتستطيعَ تنظيمَ توقيت بدء وانتهاء العمليات البيولوجية بما يتوافق مع البيئة المحيطة، وذلك للبقاء على اتصال بالوقت الجيوفيزيائي الفعلي (1,2).

لكن كيف تُنفذ الأوامر على مستوى الخلايا؟ 

على مستوى الخلية تُنتج جينات محددة بروتيناً يتراكم ضمن الخلية خلال الليل إلى أن يصل إلى عددٍ محدد بعدها تبدأ الخلية بإلغاء تصنيع هذا البروتين، لتتراجعَ كميته ضمنها خلال النهار فيكون هذا التراكم والتراجع محدد بجينٍ آخر يُشفر البروتين ليعادلَ سرعة التراكم ويتوافق مع مدة ال ٢٤ ساعة تقريباً فتُعاد الدورة مرة أخرى (3).

لقد كانت محاولة فهم هذه الآلية الدقيقة سبباً في حصول عددٍ العلماء على جائزة نوبل لعام 2017، فقد كان لتجربة أُجريت في القرن الثامن عشر عن نوع من النباتات التي تتفتح أوراقها في الصباح وتُغلق في الليل دوراً في طرح تساؤلٍ؛ ماذا لو وضعنا النبات في الظلام وحسب؟

لقد لاحظت التجربة أن النباتَ حافظ على عملية فتح وإغلاق أوراقه حتى بغياب الضوء مما دلّ على وجود ساعة بيولوجية داخلية خاصة بالكائن الحي تتأثر بالبيئة الخارجية ولا تعتمد عليها (3).

ووجدت الأبحاث أن كلَّ خلية تحتوي على ساعتها الخاصة بها فيمكن لخلية واحدة معزولة من كائن حي متعدد الخلايا أن تولّدَ ساعتها البيولوجية، وتُنسق المراكز العصبية الدماغية العمل بين هذه الخلايا؛ إذ أن كل خلية تتواصل مع المراكز هذه وتحدد طورها لتعمل بوصفها وحدةً متزامنة فكل العمليات البيولوجية مرتبطة بنظام توقيت معقد (1,2).

وبالتالي إن الخللَ المؤقت الذي يحدث في أثناء السفر إلى مناطق زمنية مختلفة عندما نشعر بدوار السفر؛ يكون نتيجةً لعدم توافق مؤقت بين بيئتنا الخارجية وهذه الساعة البيولوجية الداخلية(3).

وعلى الرغم من التقدم الهائل في فهمنا لهذه العملية المعقدة، وإيجادها لتطبيقات عملية تخدم البشرية مثل الطرق البرمجية في مزامنة الإشارات الالكترونية (Signal Synchronization) التي تتشابه مع الشكل البيولوجي الذي شرحناه سابقاً، إلا أنه يوجد هناك كثيرٌ لنتعلمَه ونكتشفَه عن ذواتنا التي مازالت تنتظر فضولنا البشري الرائع. 

المصادر:

.Schibler U. The daily rhythms of genes, cells and organs. EMBO reports. 2005 Jul;6(S1
هنا
Green C. How cells tell time. Trends in Cell Biology. 1998 Jun 1;8(6):224–30
هنا;
The Nobel Prize in Physiology or
 Medicine 2017 [Internet]. NobelPrize.org. 2017. Available from: هنا

تصميم الصور: Ali Afoof