При равной интенсивности наиболее сильное влияние на «внутренние часы» организма оказывает не синий свет, как считалось раньше, а желтый, сообщается в Current Biology.
Предположительно, это позволяет верно настраивать степень активности животного при сильных изменениях освещенности в пределах светового дня, например если облака скрыли солнце. Данные были получены в экспериментах на мышах с измененным набором колбочек.
Считается, что синий свет от флуоресцентных ламп и светодиодных экранов нарушает режим сна и бодрствования (циркадные ритмы). Поэтому перед сном не рекомендуется работать за компьютером, планшетом или пользоваться смартфоном. Если совсем отказаться от этого не получается, можно воспользоваться специальными программами, которые меняют цветовую температуру экрана в зависимости от времени суток и географического положения пользователя.
Сильному влиянию синего на работу «внутренних часов» можно придумать физиологическое объяснение, однако экспериментально оно не проверено. Излучение в диапазоне длин волн, который соответствует синему свету, наиболее эффективно поглощается меланопсином (оптимум для него — длина волны около 480 нанометров). Этот белок определяет интенсивность света и присутствует в нескольких типах клеток сетчатки, которые передают сигналы в супрахиазматическое ядро гипоталамуса — ключевой регулятор циркадных ритмов. Оно снижает или повышает активность организма в зависимости от воспринимаемой освещенности и экологических особенностей животного (дневное оно или ночное).
Логично предположить, что если меланопсин наиболее чувстивителен к синему, супрахиазматическое ядро получает от клеток сетчатки больше вызванных этим светом сигналов, чем вызванных желтым, красным и прочими цветами помимо синего — а значит, синий сильнее влияет на циркадные ритмы.
Серию опытов на мышах поставили сотрудники Манчестерского университета во главе с Фрэнком Мартьялом (Franck Martial). Ученые исходили из того, что реакцию на видимый свет обеспечивают главным образом светочувствительные клетки сетчатки, способные воспринимать цвета, — колбочки. У человека три типа колбочек, у многих других млекопитающих, в том числе у мышей, — два, поэтому цвета они воспринимают не совсем так, как мы. Чтобы уменьшить отличия цветового зрения подопытных грызунов и человека, мышам встроили ген одного из «человеческих» пигментов колбочек. В качестве контроля использовали животных без колбочек. Цвета они различать не могли.
Каждую мышь 12 недель держали в установке, которая позволяла менять спектральный состав света: делать его более желтым или более синим, сохраняя интенсивность освещения. Все это время свет не выключали: «внутренние часы» работают и без смены дня и ночи (но без внешних ориентиров меняют длину суток), а задачей было отследить влияние именно разного света, а не его присутствия или отсутствия.
Раз в две недели спектр сдвигали из желтой области в синюю либо, наоборот, из синей в желтую. Периоды наибольшей активности грызунов отмечали по тому, в какое время они начинали и заканчивали бегать в колесе (колесо постоянно находилось в установке). Чем сильнее сдвигаются часы бега, тем больше меняется режим дня. Для разных групп грызунов интенсивность света была неодинаковой.
Оказалось, что при одной и той же интенсивности желтый свет сильнее сдвигает время наибольшей активности, чем синий. Это проявлялось у мышей с колбочками, но не у контрольной группы. Сутки по «внутренним часам» удлинялись у всех грызунов, способных различать цвета, но сильнее (p < 0,001) — в те дни, когда они сидели под желтоватым светом. Еще несколько серий экспериментов показали, что при попытке искусственно сместить режим дня мышей (имитация джетлага) короткое воздействие желтоватым светом эффективнее (p < 0,01), чем синеватым.
Авторы считают, что разное влияние света различных длин волн на животных делает режим сна и бодрствования в природе менее зависимым от интенсивности света. Грубо говоря, если бы «внутренние часы» реагировали только на освещенность, животные должны были бы существенно снижать активность или даже засыпать, если солнце в полдень закрыло облаками. Но даже в условиях затяжной облачности днем естественное освещение сдвинуто в желтую часть спектра, а в сумерках уходит в синюю. Вероятно, синий не оказывает столь значительного влияния на активность мышей, так как в сумерках они полагаются больше не на спектр излучения, а на его (низкую) интенсивность.
Следует помнить, что даже мыши, которых использовали в работе, видят цвета не так, как люди, и режим активности у них совершенно другой — ночной и сумеречный (а человек в норме дневное существо). Поэтому, признают авторы, нужно еще выяснить, как действуют сдвиги спектра видимого излучения на представителей других видов.
Даже если синий свет на самом деле не сбивает режим дня, он может отрицательно действовать на клетки сетчатки, которые его воспринимают. Он способен активировать в фоторецепторах 11-цис-ретиналь. Это вещество, в свою очередь, воздействует на сигнальные липиды в клетке, а они «заставляют» клеточную мембрану пропускать внутрь фоторецептора больше ионов кальция. Кальций служит переносчиком сигналов в огромном множестве клеточных процессов, поэтому у фоторецептора от переизбытка этого вещества нарушаются работа органоидов и общая форма, и он погибает.
Автор: Светлана Ястребова