Все живе на нашій планеті несе відбиток ритмічного малюнка подій, характерного для нашої Землі. У складній системі біоритмів, від найкоротших - на молекулярному рівні - з періодом в декілька секунд, до глобальних, пов'язаних з річними змінами сонячної активності живе і людина. Біологічні ритми представляють собою один з найважливіших інструментів дослідження чинника часу в діяльності живих систем і їх часової організації.
Біологічні ритми або біоритми - це більш-менш регулярні зміни характеру та інтенсивності біологічних процесів. Здатність до таких змін життєдіяльності передається у спадок і виявлена практично у всіх живих організмів. Їх можна спостерігати в окремих клітинах, тканинах і органах, в цілих організмах і в популяціях.
Можна виділити наступні важливі досягнення хронобіологіі:
- Біологічні ритми виявлені на всіх рівнях організації живої природи - від одноклітинних до біосфери. Це свідчить про те, що біоритміка - одна з найбільш загальних властивостей живих систем.
- Біологічні ритми визнані найважливішим механізмом регуляції функцій організму, що забезпечує гомеостаз, динамічну рівновагу і процеси адаптації в біологічних системах.
- Встановлено, що біологічні ритми, з одного боку, мають ендогенну природу і генетичну регуляцію, з іншого, їх здійснення тісно пов'язане з модифікуючими факторами зовнішнього середовища, так званими датчиками часу. Цей зв'язок в основі єдності організму з середовищем багато в чому визначає екологічні закономірності.
- Сформульовано положення про тимчасову організацію живих систем, у тому числі - людини. Розвиток цих положень дуже важливий для аналізу патологічних станів живих систем.
- Виявлено біологічні ритми чутливості організмів до дії чинників хімічної (серед них лікарські засоби) та фізичної природи. Це стало основою для розвитку хронофармакології, тобто способів застосування ліків з урахуванням залежності їх дії від фаз біологічних ритмів функціонування організму і від стану його тимчасової організації, що змінюється при розвитку хвороби.
- Закономірності біологічних ритмів враховують при профілактиці, діагностиці та лікуванні захворювань.
Біологічні ритми підрозділяються на фізіологічні та екологічні. Фізіологічні ритми, як правило, мають періоди від часток секунди до декількох хвилин. Це, наприклад, ритми тиску, биття серця і артеріального тиску. Є дані про вплив, наприклад, магнітного поля Землі на період і амплітуду енцефалограми людини.
Екологічні ритми за тривалістю збігаються з якимось природним ритмом навколишнього середовища. До них відносяться добові, сезонні (річні), припливні і місячні ритми. Завдяки екологічним ритмам, організм орієнтується в часі і заздалегідь готується до очікуваних умов існування. Так, деякі квіти розкриваються незадовго до світанку, ніби знаючи, що скоро зійде сонце. Багато тварин ще до настання холодів впадають у зимову сплячку або мігрують. Таким чином, екологічні ритми служать організму як біологічний годинник.
Ритм - це універсальна властивість живих систем. Процеси росту і розвитку організму мають ритмічний характер. Ритмічним змінам можуть бути піддані різні показники структур біологічних об'єктів: орієнтація молекул, третинна молекулярна структура, тип кристалізації, форма росту, концентрація іонів і т. д. Встановлена залежність добової періодики, властива рослинам, від фази їх розвитку. У корі молодих пагонів яблуні був виявлений добовий ритм вмісту біологічно активної речовини флоридзину, характеристики якого змінювалися відповідно до фаз цвітіння, інтенсивного росту пагонів і т. д. Один з найбільш цікавих проявів біологічного виміру часу - добова періодичність відкривання і закривання квіток та рослин. Кожна рослина "засинає" і "прокидається" в строго певний час доби. Рано вранці (о четвертій годині) розкривають свої квіти цикорій та шипшина, о п’ятій годині - мак, о шостій годині - кульбаба, польова гвоздика, о сьомій годині - дзвіночок, городня картопля, о восьмій годині чорнобривці, о дев’ятій-десятій годині - нігтики, мати-й-мачуха. Існують і квіти, що розкривають свої віночки вночі. О двадцятій годині розкриваються квітки запашного тютюну, а о 21 годині - горицвіту і нічної фіалки. Так само в строго певний час і закриваються квітки: в полудень - осот польовий, о 13-14 годині - картопля, о 14-15 годині – кульбаба, о 15-16 годині - мак, о 16-17 годині – нігтики, о 17 -18 годині мати-й-мачуха, о 18-19 годині - жовтець, о 19-20 годині - шипшина. Розкриття і закриття квіток залежить і від багатьох умов, наприклад, від географічного положення місцевості або часу сходу і заходу сонця.
Існують ритмічні зміни чутливості організму до факторів зовнішнього середовища. У дослідах на тваринах було встановлено, що чутливість до хімічних і променевих уражень коливається протягом доби дуже помітно: при одній і тій же дозі смертність мишей в залежності від часу доби варіювала від 0 до 10%.
Найважливішим зовнішнім фактором, що впливає на ритми організму, є фотоперіодичність. У вищих тварин передбачається існування двох способів фотоперіодичної регуляції біологічних ритмів: через органи зору і далі через ритм рухової активності організму і шляхом екстрасенсорного сприйняття світла. Існує декілька концепцій ендогенного регулювання біологічних ритмів: генетична регуляція, регуляція за участю клітинних мембран. Більшість учених схиляються до думки про полігенний контроль над ритмами. Відомо, що в регуляції біологічних ритмів беруть участь не тільки ядро, а й цитоплазма клітини.
Центральне місце серед ритмічних процесів займає циркадіанний ритм, що має найбільше значення для організму. Поняття циркадіанного (добового) ритму ввів в 1959 році Халберг. Циркадіанним ритмом є видозміна добового ритму з періодом 24 години, який протікає в константних умовах і належить до вільно поточних ритмів. Це ритми з не нав'язаним зовнішніми умовами періодом. Вони вроджені, ендогенні, тобто обумовлені властивостями самого організму. Період циркадіанних ритмів триває у рослин 23-28 годин, у тварин 23-25 годин. Оскільки організми зазвичай знаходяться в середовищі з циклічними змінами умов, то ритми організмів затягуються цими змінами і стають добовими.
Циркадіанні ритми виявлені у всіх представників тваринного царства і на всіх рівнях організації - від клітинного тиску до міжособистісних стосунків. У численних дослідах на тваринах встановлено наявність циркадіанних ритмів рухової активності, температури тіла і шкіри, частоти пульсу та дихання, кров'яного тиску та діурезу. Добовим коливанням виявилися піддані вмісти різних речовин у тканинах і органах, наприклад, глюкози, натрію і калію в крові, плазми і сироватки в крові, гормонів росту та ін. По суті, в цілодобовому ритмі коливаються всі ендокринні та гематологічні показники, показники нервової, м'язової , серцево-судинної, дихальної і травної систем. У цьому ритмі зміст і активність десятків речовин у різних тканинах і органах тіла, в крові, сечі, поті, слині, інтенсивність обмінних процесів, енергетичне і пластичне забезпечення клітин, тканин і органів. Цьому ж циркадіанному ритму підпорядковані чутливість організму до різноманітних факторів зовнішнього середовища і переносність функціональних навантажень. Всього до теперішнього часу у людини виявлено близько 500 функцій і процесів, що мають циркадіанну ритміку.
Біологічні ритми організму - добові, місячні, річні - практично залишилися незмінними з первісних часів і не можуть наздогнати ритми сучасного життя. У кожної людини протягом доби чітко простежуються піки і спади найважливіших життєвих систем. Найважливіші біоритми можуть бути зафіксовані в хронограмах. Основними показниками в них служать температура тіла, пульс, частота дихання у спокої і інші показники, які можна визначити тільки за допомогою фахівців. Знання нормальної індивідуальної хронограми дозволяє виявити небезпеку захворювання, організувати свою діяльність у відповідності з можливостями організму, уникнути зривів у його роботі.
Найбільш напружену роботу треба робити в ті години, коли найголовніші системи організму функціонують з максимальною інтенсивністю. Якщо людина "голуб", то пік працездатності припадає на третю годину дня. Якщо "жайворонок" - то час найбільшої активності організму припадає на полудень. "Совам" рекомендується найбільш напружену роботу виконувати о 5-6 годині вечора.
Про вплив 11-річного циклу сонячної активності на біосферу Землі сказано багато. Але не всі знають про тісній залежності, які існують між фазою сонячного циклу і антропометричними даними молоді. Київські дослідники провели статистичний аналіз показників маси тіла і росту юнаків, які приходили на призовні дільниці. Виявляється, що акселерація вельми схильна до сонячного циклу: тенденція до підвищення модулюється хвилями, синхронними з періодом "переполюсовки" магнітного поля Сонця (а це подвоєний 11-річний цикл, тобто 22 роки). До речі, в діяльності Сонця виявлені і більш тривалі періоди, що охоплюють декілька століть.
Важливе практичне значення має також дослідження інших багатоденних ритмів, датчиком часу для яких є такі періодичні зміни в природі, як зміна сезонів, місячні цикли та ін.
В останні роки широку популярність придбала теорія "трьох ритмів", в основі якої лежить теорія про повну незалежність цих багатоденних ритмів як від зовнішніх чинників, так і від вікових змін самого організму. Пусковим механізмом цих виняткових ритмів є тільки момент народження (за іншими варіантами - момент зачаття) людини. Народилася людина, і виникли ритми з періодом в 23, 28 і 33 доби, що визначають рівень її фізичної, емоційної та інтелектуальної активності. Графічним зображенням цих ритмів є синусоїда. Одноденні періоди, в які відбувається перемикання фаз ("нульові" точки на графіку) і які нібито відрізняються зниженням відповідного рівня активності, отримали назву критичних днів. Якщо одну й ту ж "нульову" точку перетинають одночасно дві або три синусоїди, то такі "подвійні" або "потрійні" критичні дні особливо небезпечні.
Однак багаторазові дослідження, проведені з метою перевірки цієї гіпотези, не підтвердили існування цих надунікальних біоритмів. Надунікальних тому, що у тварин аналогічних ритмів не виявлено; жодні відомі біологічні ритми не вкладаються в ідеальну синусоїду; періоди біоритмів не постійні і залежать як від зовнішніх умов, так і від вікових змін; в природі не виявлено явищ, які були б синхронізаторами для всіх людей і в той же час були "персонально" залежні від дня народження кожної людини.
Спеціальні дослідження коливань функціонального стану людей показали, що вони ніяк не пов'язані з датою народження. Подібні дослідження спортсменів, проведені в США та інших країнах, не підтвердили зв'язку рівня працездатності і спортивних результатів з ритмами, пропонованими в гіпотезі. Показано відсутність будь-якого зв'язку різних нещасних випадків на виробництві, аварій та інших дорожньо-транспортних пригод з критичними днями людей - винуватців цих подій. Перевірено також методи статистичної обробки даних, що свідчили нібито про наявність трьох ритмів, і встановлено помилковість цих методів. Таким чином, гіпотеза "трьох біоритмів" не знаходить підтвердження. Проте її поява і розробка мають позитивне значення, так як привернули увагу до актуальної проблеми - дослідження багатоденних біоритмів, що відображають вплив на живі організми космічних факторів (Сонця, Місяця, інших планет) і грають важливу роль в житті і діяльності людини.
