Tagliche Aktivitätsschwankungen finden sich sogar bei den ältesten Organismen. Anscheinend brauchen Algen sie aus irgendeinem Grund auch - und die Mechanismen, die diese Rhythmen steuern, sind komplizierter als wir dachten.
Die überwiegende Mehrheit der lebenden Organismen auf der Erde zeigen zyklische Aktivitätsänderungen mit einem Zeitraum von etwa einem Tag; ihr auffälligstes Beispiel ist der Wechsel von Schlaf und Wachzustand. Obwohl diese zirkadianen Rhythmen mit der rhythmischen Bewegung des Planeten zusammenhängen, werden sie durch interne Mechanismen stimuliert und reguliert. Die Wissenschaft hat das Vorhandensein und die endogene Natur dieser Rhythmen vor mehr als 150 Jahren gezeigt. Aber erst vor kurzem wurden ihre Mechanismen schrittweise entschlüsselt, und sie stellten sich als überraschend komplex heraus.
Erinnern Sie sich daran, dass wir kürzlich über die Rolle von miRNAs bei der Steuerung circadianer Rhythmen (" Time Molecule") gesprochen haben. Nun haben sich zwei Studien britischer Wissenschaftler sofort einem völlig anderen Mechanismus zugewandt – viel unerwarteter für Spezialisten, die bereits daran gewöhnt sind, zirkadiane Rhythmen mit der Aktivität von DNA und Nukleinsäuren im Allgemeinen zu verknüpfen.
Die allererste Studie betraf rote Blutkörperchen, denen ihre eigene DNA fehlt. Einer der Wissenschaftler, Akhilesh Reddy, sagt: „Wir wissen, dass die „Uhr“in allen Zellen unseres Körpers funktioniert. Stellen Sie sich vor, wie es ohne sie wäre () Zellen könnten ihre Aktivität nicht koordinieren. So wissen wir beispielsweise bereits, dass eine Störung des zirkadianen Rhythmus – beispielsweise aufgrund eines schwankenden Arbeitspensums oder häufigem Jetlag – mit der Entwicklung einer Reihe von Stoffwechselerkrankungen, darunter Diabetes, sowie psychischen Störungen und sogar Krebs, verbunden ist.
Also nahmen die Forscher Freiwilligen Blut ab und isolierten ihnen Erythrozytenpräparate. Diese Zellen wurden bei Raumtemperatur und im Dunkeln (wie in Gefäßen) inkubiert und über mehrere Tage in regelmäßigen Abständen Proben entnommen. In den Proben bewerteten die Wissenschaftler den Geh alt bestimmter biochemischer Marker, Peroxiredoxin-Proteine.
Peroxiredoxine kommen im Allgemeinen in allen lebenden Organismen vor, die in Gegenwart von Sauerstoff existieren können – sie sind ein Element zum Schutz biologischer Moleküle vor seiner oxidierenden Wirkung. In unserem Blut spielen diese Enzyme die gleiche Rolle wie Antioxidantien und sind auch an der zellulären Signalübertragung beteiligt. Eine von britischen Wissenschaftlern durchgeführte Analyse zeigte, dass die Produktion dieser Enzyme durch Blutzellen in voller Übereinstimmung mit dem 24-Stunden-Zyklus erfolgt. Trotz der Tatsache, dass - wir wiederholen - es in Erythrozyten keine Chromosomen gibt.
Eine ähnliche Studie wurde von einer Gruppe schottischer und französischer Biologen durchgeführt. Sie zeigten das Vorhandensein von zirkadianen Rhythmen in einfachen Algen – was darauf hindeutet, dass es sogar für alte Lebensformen sehr wichtig war, der täglichen Bewegung der Erde zu folgen.
Und bei Algen erfolgte diese Einschätzung anhand der Menge an Peroxiredoxinen, die die Zelle über mehrere Tage produzierte. Wenn die Alge in Dunkelheit getaucht wurde, ging ihre DNA außerdem in einen „Schlafmodus“: Sie hatte kein einziges aktiv übersetztes Gen. Und gleichzeitig „tickt“die innere Uhr der Zelle weiter. Offensichtlich basiert ihre Arbeit zwar auf einer Veränderung der Aktivität von Genen in der DNA, sie kann aber auch von einigen anderen, noch ungeklärten Mechanismen unterstützt werden.
Laut Pressemitteilung der University of Cambridge
