Čo je to čas? Takúto zdanlivo jednoduchú otázku si kládli tí najväčší myslitelia v ľudských dejinách. Najlepšie na túto otázku odpovedal Albert Einstein. A až keď sa naozaj poriadne zamysleli začalo to byť zaujímavé. Veľká väčšina z nás obyčajných smrteľníkov tomu doteraz moc nerozumie. Ekonómovia nám zase v týchto dňoch vysvetľujú všeličo o inflácii a často používajú prirovnanie, že ak je inflácia napríklad 12%, je to ako by sme sa posunuli o 12 rokov do minulosti. Pravdu povediac tejto problematike rozumiem asi tak, ako teórii relativity, ale niečo mi vraví, že ak bude takáto inflácia pokračovať do parlamentných volieb v roku 2024, alebo nedaj bože skôr, ako stroj času by to mohlo zafungovať a my by sme sa naozaj mohli zobudiť v minulosti aj s Robertom Ficom, ako premiérom. Pozdravujem stranu Smer a jej voličov heslom: „Čím horšie, tým lepšie“. Ale nechajme šibeničný humor pre večne nahnevaných komentátorov politického diania a pozrime sa spolu na jednu formu nazerania na fenomén času, ktorý sa až tak často vo verejnom priestore neobjavuje. Je to čas biologický. Dúfam, že som si neodhryzol príliš veľké sústo, ako Putin na Ukrajine a podarí sa mi túto komplexnú problematiku vám zjednodušene priblížiť. Jednou z mála výhod mojej práce je, že mám možnosť sa stretávať s múdrejšími a vzdelanejšími ľuďmi, ako som ja. A takto som sa oboznámil s výskumom jednej profesorky z Izraela, ktorá v rámci oddychu od práce trávi momentálne nejaký čas u nás na Slovensku. Pri tejto príležitosti našim študentom ale aj nám predstavila svoj výskum. Budem ju v tomto texte volať profesorka Suzan, čo je samozrejme vymyslené meno, ale chcem rešpektovať súkromie tejto nesmierne milej a múdrej dámy. Profesorka Suzan je svetovou odborníčkou v neurológii spevavých vtákov. Čo majú spevavce spoločné s biologickým časom? Ako sa to vezme, ale pravda je taká, že my všetci a nie len spevavce jestvujeme v prítomnosti, ktorá bola od počiatku života na našej planéte definovaná biologickým časom. Biologický čas môžeme veľmi ťažko charakterizovať, lebo nejestvuje iba jeden biologický čas. Iste ste sa už stretli s pojmom ako biologický vek. Že niekto vyzerá dobre a je fyzicky zdravý povedzme na 30 rokov, aj keď má už 40, lebo sa zdravo stravuje a športuje. Nebolia ho kĺby a nemá vysoký krvný tlak. Niekto iný je zas v tak zlej fyzickej a mentálnej kondícii, že v 50 je na tom tak, ako 65 ročný senior, lebo celý život moc konzumuje alkohol, fajčí, nehýbe sa nečíta a neprecvičuje svoje kognitívne schopnosti. Tak aj toto by mohol byť jeden zo spôsobov nazerania na biologický čas. Čas definovaný naším narodením a našou smrťou. Iným spôsobom je čas reprodukčný, teda doba od jedného vrhu mláďat k druhému vrhu, či od jednej znášky vajíčok po druhú. Alebo trochu inak definovaný časový úsek od narodenia po obdobie pohlavnej dospelosti. Preto si my biológovia vyberáme na experimenty živočíchy, ktoré sa rýchlo množia a rýchlo rastú. Ako myši, potkany, japonské prepeličky, zebričky austrálske, ale aj kvasinky, octové mušky, alebo hlísty. Na rozmnožovanie živočíchov má vplyv naša planéta. To ako sa otáča okolo našej hviezdy a ako sa otáča okolo svojej osy. Keďže život sa na našej planéte začal vyvíjať za podmienok, ktoré viac menej pripomínali tie naše dnešné podmienky, priamo do našich buniek sa zabudovali tak zvané molekulárne hodiny. Myslím, že v nejakej forme ich majú v sebe už aj baktérie, ale na baktérie nie som žiaden odborník, tak v tejto veci vás nechcem zavádzať.
Počas existencie planéty Zem sa náš mesiac od nás stále pomaly vzďaľuje a tým spomaľuje jej rotáciu okolo svojej osi. To znamená, že v čase vzniku života bol deň na našej planéte o čosi kratší a za milióny rokov bude zas o niečo dlhší. Preto molekulárne hodiny v našich bunkách nie sú presné a fyzikálne prostredie, ktorého vplyvu sme vystavení môže na ich chod a nastavenie mať vplyv. Preto sa týmto biologickým hodinám hovorí „približné“ časové systémy. Circadiánne, circaanuálne, circalunárne. Circaanuálne, alebo „približne ročné“ cykly regulujú napríklad reprodukciu, ale aj migráciu vtákov a cicavcov. Kombinácia circalunárneho a circaanuálneho cyklu zas reguluje napríklad rozmnožovanie koralov, či iných morských bezstavovcov, ktoré potrebujú pre tento účel vysoký, tak zvaný, skočný príliv. Najviac preskúmaný a najznámejší je „približne“ denný cyklus. Je to systém molekulárnych hodiniek, ktorý odmeriava asi 24 hodín. Zjednodušene sa to dá vysvetliť tak, že jestvuje veľká skupina génov v našich bunkách, ktoré majú vo svojej regulačnej oblasti sekvenciu, ktorá je známa ako E-box. Na tento E-box sa dokáže naviazať dvojica proteínov CLOCK a BMAL1 a tým aktivuje prepis týchto génov. Medzi takto aktivovanými génmi sú aj dva, ktoré poznáme pod označením Per, čo je názov odvodený od výrazu perióda a Cry, alebo Cryptochrom, čo je názov odvodený z gréčtiny a značí niečo ako „skrytá farba“.
V priloženej schéme môžete vidieť v hornej polke „nočného“ polkruhu, že informácia vo forme mRNA pre vytvorenie bielkovín PER a CRY musí z jadra bunky vycestovať von, tam sa podľa jej „receptu“ zostavia tieto molekuly, ktoré sa následne vracajú do jadra bunky, aby tu bránili väzbe CLOCK a BMAL1 na E-box. Problémom je, že týmto spôsobom vlastne zabraňujú svojej vlastnej produkcii a tak je ich v priebehu svetlej časti dňa stále menej a menej, až vo večerných hodinách PER a CRY už neostávajú prakticky žiadne a CLOCK a BMAL1 môže pracovať na plno. Celý tento cyklus trvá asi 24 hodín a môžete si ho vlastne predstaviť ako presýpacie hodiny, ktoré sa po 24 hodinách vždy otočia, aby začali od znova odmeriavať čas. Molekula CRY, alebo Cryptochróm je molekula citlivá na fotóny s vlnovou dĺžkou v modrom svetle, čo zvyšuje jej aktivitu pri väzbe s molekulou PER, preto ráno, keď vstaneme a je pekné slnečné počasie, pobyt vonku nás doslova nabije energiou. Naopak, keď je zamračené, alebo sú krátke sychravé zimné, či jesenné dni, so zobúdzaním a plným pracovným nasadením máme často problémy. Hlavným regulátorom biologického času sú maličké zhluky neurónov, ktoré „sedia“ nad prekrížením zrakového nervu, tesne pred tým, ako sa tento „ponorí“ do nášho mozgu. To preto, že tadiaľto vstupuje do mozgu informácia o tom, či je vonku svetlo, alebo tma. Takže svetlo je dôležité, ale nie všemocné v nastavovaní týchto molekulárnych hodín. V skutočnosti sa svetlo do nášho mozgu nedostane priamo, ale sprostredkovane vo forme elektrického signálu, ktorý sa na synapsiách zrakového nervu premieňa na neurotransmiter glutamát. A k iným molekulárnym hodinám, napríklad v našom žalúdku, alebo v pečeni sa nedostáva svetlo vôbec a primárnym signálom nastavovania týchto hodiniek je vlastne konzumácia potravy, telesná aktivita a iné podnety. Dvojica molekúl CLOCK a BMAL1 totiž neregulujú len aktivitu génov PER a CRY, ktoré merajú čas, ale aj množstva iných génov, ktoré sa podieľajú na chode bunkového metabolizmu. Keďže tieto gény regulujú trávenie, vstrebávanie, tvorbu hormónov, ale aj metabolizmus neurotransmiterov a rôznych molekulárnych transportérov, umožňujú takto rozdeliť živočíchy na denné a nočné. Pri veľkej dávke zjednodušenia by sme si mohli predstaviť, že molekuly denných živočíchov sú aktívnejšie cez deň a molekuly nočných živočíchov v noci. Každá molekula sa opakovaným používaním opotrebuje a musí byť nahradená svojou „čerstvou“ kópiou. A toto sa dá zjednodušene povedať aj o našich bunkách nastáva ich postupná recyklácia. Toto by sme mohli nazvať najmenšou jednotkou biologického času a zároveň je asi najmenej presná.
A teraz nastal čas, aby som sa vrátil k výskumom profesorky Suzan. Jej pracovná skupina sa špecializuje na stopovanie novovzniknutých neurónov v mozgu Zebričky austrálskej. V mozgu vtákov, tak ako aj v našom mozgu je oblasť, kde sa z nediferencovaných buniek vytvárajú nové neuróny. Ak viete, kde táto oblasť leží, môžete do nej injekčne dostať chemikáliu bróm deoxy uridín, ktorý sa pri tvorbe takýchto nových neurónov zabuduje do ich nukleových kyselín. Takéto nové bunky následne cestujú pozdĺž nervových dráh tam, kde je ich treba, aby nahradili neuróny odumreté. Kde zvýšená nervová aktivita spôsobila opotrebovanie a zanikanie neurónov, môžete ich takto následne na tenučkých tkanivových rezoch, podľa takejto chemickej značky počítať. Pani profesorke Suzan s jej študentami a kolegami sa podarilo ukázať, že zebričky austrálske, ktoré sú vystavené umelému svetlu slabej intenzity počas tmavej fázy dňa po dobu niekoľko týždňov sa správajú inak. Miesto aby spali na bydielku v klietke, chodia „vyzobávať“ z krmítka, poletujú po klietke aj v čase, kedy by mali spať. Obrazne povedané chodia lúpiť v nočných hodinách do chladničky. Oblasť motorickej kôry ich mozgu si následkom takéhoto správania vyžadovala zvýšenú obnovu neurónov v porovnaní so štandardne chovanými vtáčikmi. Takémuto umelému svetlu počas noci sa v našej branži hovorí svetelná kontaminácia. A ja sa obávam, že na rozdiel od inflácie, ktorá je „ekonomickým strojom v čase“ pre návrat do minulosti, svetelná kontaminácia funguje ako akcelerátor biologických a metabolických hodín a posúvajú nás obrazne povedané rýchlejšie smerom v čase smerom dopredu. Tak toto je ten „stroj času“ o ktorom som vám chcel niečo povedať.
