Svetlo, rytmus a život: Ako fotóny riadia naše biologické hodiny
Od prvého okamihu, keď sa na Zemi objavil život, sa organizmy začali vyvíjať pod vplyvom rytmických javov vo vesmíre – striedanie dňa a noci, lunárne cykly, ročné obdobia. Z týchto cyklov sa stali stabilné vonkajšie signály, podľa ktorých sa biologické systémy naučili orientovať. Najvýznamnejším z týchto signálov je svetlo.
Cirkadiánny rytmus – biologické hodiny v nás
Cirkadiánny rytmus je približne 24-hodinový biologický cyklus, ktorý riadi mnoho aspektov našej fyziológie: spánok a bdenie, teplotu tela, produkciu hormónov (najmä melatonínu a kortizolu), činnosť srdca, trávenie, imunitný systém a aj psychický stav. Tieto rytmy sú endogénne – teda generované telom samotným – ale sú synchronizované (tzv. „entrained“) vonkajšími podnetmi, z ktorých najdôležitejším je práve svetlo.
Ako svetlo ovplyvňuje náš mozog a hormóny
Ľudské oko má okrem tyčiniek a čapíkov ešte špeciálny typ svetlocitlivých buniek: intrinsically photosensitive retinal ganglion cells (ipRGCs), ktoré obsahujú fotopigment melanopsín. Tieto bunky sú špecializované na vnímanie intenzity modrého svetla (najmä v pásme 460–480 nm). Ich hlavnou úlohou nie je videnie obrazu, ale sprostredkovanie informácie o svetle do suprachiazmatického jadra (SCN) v hypotalame – čo je hlavný biologický "pacemaker" v mozgu.
Keď sú ipRGCs vystavené svetlu, inhibujú tvorbu melatonínu v epifýze (šišinke). Melatonín je kľúčový hormón spánku – signalizuje telu, že je čas odpočívať. Naopak, ráno, keď svetlo zníži jeho hladiny, sa zvyšuje produkcia kortizolu, čo vedie k prebudeniu, zvýšeniu pozornosti a aktivite.
Svetlo ako forma informácie: Biologická synchronizácia
Z evolučného hľadiska svetlo neznamená len energiu, ale aj informáciu o čase. Svetlo poskytuje telu presnú spätnú väzbu, kedy je deň a kedy noc. To, že naše telá reagujú na slnečné cykly, má koreň hlboko v histórii života. Riasy a sinice, predchodcovia rastlín, si synchronizovali fotosyntézu so slnečným cyklom už pred miliardami rokov. Niektoré morské živočíchy – ako koraly alebo ryby – sa stále riadia mesačným cyklom pri rozmnožovaní. Napr. ryby v Karibiku kladú ikry iba počas splnu. Tento 28-dňový lunárny cyklus sa zrejme zachoval aj u cicavcov: napríklad ženský menštruačný cyklus má podobnú periodicitu.
Svetlo, teplo a termoregulácia
Svetlo a teplo idú ruka v ruke. Po západe slnka prirodzene klesá teplota prostredia aj tela. Tento pokles je súčasťou signálov, ktoré aktivujú spánkové mechanizmy. Telo znižuje metabolizmus, šetrí energiu a optimalizuje vnútornú teplotu na spánok. Keď sme v noci bdelí a vystavení svetlu, narúšame nielen tvorbu melatonínu, ale aj termoregulačný režim, čo sa často prejaví pocitom chladu. Bez spánku telo nezapína správne režimy termickej rovnováhy.
Moderné svetlo – nový biologický stresor
Pred príchodom elektrického osvetlenia žili ľudia tisíce rokov v súlade s cyklom svetla a tmy. Dnes je tento rytmus narušený:
- LED osvetlenie, najmä v modrom spektre, výrazne potláča melatonín.
- Obrazovky (telefóny, počítače, TV) vyžarujú modré svetlo, ktoré mozog vníma ako denné svetlo – a tým posúva spánkový rytmus.
- Nočné smeny, jet lag či sociálny jet lag (neskoré vstávanie cez víkend) vedú k tzv. cirkadiánnej desynchronizácii, ktorá je spojená so zvýšeným rizikom obezity, cukrovky, depresie, kardiovaskulárnych ochorení či dokonca rakoviny.
Zaujímavosti
1. Plodová voda má podobné minerálne zloženie ako morská voda – ďalší dôkaz nášho pôvodu z mora.
2. Rastliny a svetlo: aj rastliny majú cirkadiánne hodiny, ktoré riadia otváranie listov, produkciu škrobu či pohyby kvetov.
3. Zviera bez očí – jaskynný mlok Proteus (dá sa vidieť napríklad v slovinskej jaskyni Postojanska jama) má stále cirkadiánny rytmus, aj keď žije v tme. Jeho hodiny však bežia o niečo pomalšie – okolo 26 hodín.
4. Astronauti na ISS zažívajú 16 východov a západov slnka denne – musia si rytmus regulovať pomocou umelého osvetlenia s prísne načasovaným spektrom.

Ku keške
Pre vylúštenie kešky budete musieť zodpovedať na zopár ľahučkých otázok v kvíze:
1) Koľko hodín má cirkadiálny rytmus?
a) 30 dní
b) 1 hodinu
c) 10 hodín
d) 24 hodín
2) Ako sa volá hormóm spánku?
a) pepsín
b) akronym
c) melatonín
d) maletonín
3) Koľko východov a západov slnka zažívajú astronauti na ISS?
a) 1
b) 10
c) 12
d) 16
4) V akej krajine sa nachádza jaskyňa, v ktorej žije mlok s predĺženým cirkladiálnym rytmom?
a) Slovensko
b) Slovinsko
c) Srbsko
d) Chorvátsko
5) Aká je skratka pre špeciálny typ svetlocitlivých buniek v oku?
a) SCN
b) ipRGCs
c) ipRGMs
d) ipBGCs
Písmenká správnych odpovedí zadajte do checkera v tvare „aabbc“:
Keška pri založení obsahovala logbook, ceruzku a SWG na výmenu. Happy caching!
