ساعتهای حیوانی
حیوانات از چه نوع ساعتی برای تنظیم وقت خود استفاده می‌کنند؟
هر فردی که تاکنون در این جهان زندگی کرده است متوجه این واقعیت شده است که جهان دارای الگوی چرخشی ثابتی است روز و شب فصل‌ها جریان جزر و مد بسیاری از گونه‌های جانوری نوعی ساعت داخلی به نام ساعت بیولوژیک دارند که تغییرات دوره‌ای محیطی را پیش‌بینی می‌کند و جانور را برای مقابله با آن آماده می‌کند، فرایندهای مختلفی در زندگی موجود زنده به این پدیده مربوط می‌شود. انسان‌ها از انواع ساعت و تقویم برای تنظیم زمان خود استفاده می‌کنند اما حیوانات چطور ساعت‌ها و تاریخ را تشخیص می‌دهند؟
خوردن، خوابیدن، جفت‌گیری، مهاجرت، خواب زمستانی و تقسیم سلولی در گیاهان شامل فعالیت‌های مربوط به جوانه‌زنی و فتوسنتزی و بسیاری از فعالیت‌های موجودات زنده بر اساس زمان است. ساعتهای بیولوژیکی را می‌توان با محرک‌های برون‌زا (خارجی) یا با ریتم‌های درون‌زا (داخلی) تنظیم کرد.
محرک‌های برون‌زا زایتگبر نامیده می‌شوند که در زبان آلمانی به معنای «دهنده زمان» است و شامل نور، دما و طول روز است. ساعت درونی به ریتم‌های داخلی پاسخ می‌دهند که از قبل برنامه‌ریزی شده‌اند تا با الگوی زمانی محیطی تطابق داشته باشند.
آنچه در این مقاله می‌خوانید
ریتم‌های شبانه‌روزی
ریتم‌های شبانه‌روزی با کلمه Circadian شناحته می‌شوند که ترکیبی از دو اصطلاح لاتین circa و dien است که به ترتیب به معنای «تقریبی» و «روز» هستند. ریتم‌های شبانه‌روزی چرخه‌های ۲۴ ساعتهای هستند که بیشتر موجودات زنده آن را تجربه می‌کنند که به صورت درونی تولید می‌شوند و با نور خورشید و دیگر عوامل محیطی تنظیم می‌شوند.
ساعت خرچنگی
بیشتر نقاط ساحلی در طول ۲۴ ساعت دو چرخه جزر و مدی را تجربه می‌کنند حیواناتی که در این نواحی زندگی می‌کنند خود را با ریتم ۱۲ ساعت جزر و مدی برای زنده ماندن و بقا انطباق می‌دهند.
خرچنگ‌های فیدلر هنگامی که سطح آب به کمترین حد خود می‌رسد از سوراخ‌های خود برای جستجوی غذا، معاشرت و مبارزه خارج می‌شوند. این در حالی است که چرخنگ‌های ساحلی در هنگام جزر و مد زیاد میل به خروج از خانه‌های خود دارند زیرا با این سبک از زندگی خود را از دید شکارچیان در زیر امواج پنهان می‌کنند.
بافت‌های عصبی موجود در ساقه چشمی یک چرچنگ به نام medulla terminalis اطلاعات مربوط به بالا و پایین رفتن سطح آب را در سفر او از اقیانوس به ساحل جمع آوری می‌کند. فعالیت چشمی با یک ضربان ساز درونی در مغز شروع می‌شود.
ضربان ساز همانند یک ساعت زنگ‌دار که هنگام جزر و مد در حال حرکت است شروع به کار می‌کند. این پدیده تاکنون به درستی درک نشده است اما نتایج آزمایش‌های محققان در خرچنگ‌هایی که صدها مایل از ساحل محل زندگیشان دورند نشان داده است که این حیوانات ریتم‌های جز ومدی خود را حفظ کرده اند.
ساعت ها کند می‌شود
با طلوع هر روزه خورشید بیشتر حیوانات ریتم ۲۴ ساعتهای را شروع می‌کنند هر چند برخی از حیوانات به علت محل زندگی‌ای که دارند تماسشان را با این چرخه از دست داده‌اند.
ماهی غارنشین سومالیایی به علت قرارگیری در شرایط تاریکی در طول تکامل چشم‌های خود را از دست داده است و ریتم‌های شبانه روزی برای این ماهی در حدود ۴۷ ساعت است. دو پروتئین چشمی در این گونه در طی تکامل حتی با وجود از دست رفتن اندام چشم حفظ شده و جهش یافته‌اند. این پروتئین‌ها گیرنده‌های نوری اپسین مسئول ساعت بدنی هستند که در نبود اندام چشم کارکردشان را حفظ کرده و در طی میلیون‌ها سال دچار تغییرات فراوان شده‌اند و با وجود عدم پاسخگویی در برابر نور موجب می‌شوند که مغز ریتم‌های شبانه روزی طولانی‌تری را در تاریکی تجربه کند.
در پس زمان
دانشمندان ثابت کرده‌اند که ساعت درونی انسان می‌تواند در نتیجه تجربه‌های شدید و سخت کند شود. در سال ۱۹۷۲ مایکل سیفر، زمین‌شناس فرانسوی برای مطالعه سنگ‌ها به مدت ۶۰ روز در غاری در زیرزمین زندگی کرد. اما مطالعات او منجر به کشف پدیده‌ای شد که تا آن زمان در مورد چگونگی حفظ زمان توسط انسان نمی‌دانستیم.
سیفر انتخاب کرده بود که در تاریکی زندگی کند و فقط زمانی بخوابد یا تغذیه کند که بدنش به او دستور دهد. او در هر بار تماس با همکارانش در سطح زمین باید تا ۱۲۰ ثانیه می‌شمارد. نکته عجیب و قابل توجه در این بود؛ شمارشی که باید دو دقیقه باشد پنج دقیقه وقت او را می‌گرفت. طبق برنامه سیفر باید دو ماه در غار زندگی می‌کرد از ۱۶ ژوئن تا ۱۴ سپتامبر اما روزی که همکارانش پایان دوره دو ماهه را به او اطلاع دادن از نظر او تاریخ ۲۰ آگوست بود. مایکل سیفر گذر زمان را کندتر احساس کرده بود.
ساعت اجتماعی
زندگی در کندوی زنبورهای عسل حول محور رفتارهای کل کلنی می‌چرخد. کشف شده که اشارات و حرکات زنبورها برای آن‌ها از نور خورشید مهم‌ترند. همان طور که زنبورها با استفاده از رنگ گل‌ها ناوبری می‌کنند، گل‌هایی که برای بقای زنبور عسل حیاتی است، به صورت نزدیکی با نور خورشید در ارتباط هستند.
رقص دم جنبانی سیگنال‌های قوی‌تری نسبت به طلوع خورشید یا افزایش دما برای زندگی زنبور عسل دارند. در واقع این طور به نظر می‌رسد که زنبورهای عسل بیش از آنچه که به طبیعت اعتماد داشته باشند به یکدیگر اعتماد دارند. حتی در زنبورهای تازه متولد شده این تعاملات چنان اثری قوی دارند که شاخص‌های زمانی خارجی را به حاشیه می‌برند.
زنبورهای عسل تمایلی به دنبال کردن هیچ ساعت بیولوژیکی ندارند زیرا فشار دیگر زنبوران و هم سال‌هایشان به قدری زیاد است که می‌تواند کل کندو را با یک دیگر در برنامه معمول و عادی کلنی تطابق و هماهنگ کند. آزمایش‌ها نشان داده است که چنین رفتارهای اجتماعی حتی در زمان نگه‌داری زنبورهای عسل در شرایط ایزوله نیز ادامه خواهد داشت.
ساعتت را دور بنداز
گوزن‌های شمالی و برخی از حیوانات دیگر که در قطب زندگی می‌کنند به دلیل اختلال در دریافت نور خورشید از ریتم‌های روزانه استفاده نمی‌کنند. حتما شنیده‌اید در بعضی کشورها که به عرض‌های شمالی نزدیک هستند چند ماه از سال شب و چند ماه از سال روز است و خورشید هیچ وقت غروب نمی‌کند. به همین دلیل جانورانی که در این مناطق زندگی می‌کنند نمی‌توانند به تغییرات منظم در نوری برای تنظیم فعالیت‌های خود متکی باشند.
مثلا گوزن‌های شمالی هر زمان علوفه پیدا کنند و شروع به خوردن می‌کنند و در بین ساعت استراحت می کنند و کاری به تغییرات نور و این که آیا روز است یا شب ندارند. اما درک فصل ها برای گله های گوزن اهمیت دارد با این حال تا کنون نمی‌دانیم این موجودات از طریق چه مکانیزمی متوجه تغییر فصل‌ها می‌شوند.
ساعت برنارد
نهنگ قاتل یکی از حیوانات شگفت‌انگیز و زیبای دریایی است. بچه‌های این گونه در چند ماه ابتدایی زندگی خود نمی‌خوابند و زندگیشان با یک دوره طولانی بدون ریتم شبانه‌روزی شروع می‌شود. نهنگ مادر ساعت بیولوژیکش را برای حداقل چهار هفته تعلیق می‌کند تا از کودکان خود مراقبت کند مشاهده شده در دو ماه ابتدایی تولد نوزادان در این گونه و دیگر گونه های دولفین‌ها، بچه ها حداکثر ۱۰ درصد زمان‌شان را می‌خوابند و مادر فقط ۲ درصد این دوره را در خواب بسر می‌برد. علاوه بر این انواع گونه‌های دلفین‌ها در زمان استراحت نیمی از مغز را فعال نگه می‌دارند و هیچ وقت به طور کامل نمی‌خوابند.
قهرمان برنامه ریزی
همسترها گروهی از جوندگان کوچک هستند، آزمایش‌ها نشان داده این موجودات می‌توانند زمان خود را با برنامه‌ریزی مدیریت کنند. در آزمایش‌هایی مشخص شد زمانی که این موجودات زیر تابش نور ثابت باشند بدن خود را با چرخه‌های ۱۲ ساعته تنظیم می‌کنند. یعنی اگر این موجودات در شرایطی قرار گیرند که نتوانند از طریق نور خورشید ساعت خود را تنظیم کنند به چرخه‌های ۱۲ ساعته روی می‌آورند.
علاوه بر این همسترها با تغییر فصل میزان خواب خود را تنظیم می‌کنند این موجودات با افزایش ترشح ملاتونین در زمستان بیشتر از تابستان و بهار می‌خوابند.
ساعت درونی چطور کار می‌کند؟
ساعتهای درونی معمولا با سازوکارهای شیمیایی در بدن موجودات مرتبط هستند. اما تنظیم این ساعت‌ها به عوامل خارجی مثل نور خورشید مربوط است. مغز اطلاعات لازم برای تنظیم ساعت را از محیط اطراف دریافت می‌کند و بعد از آن برای آزاد شدن هورمون‌هایی که نقش تنظیم ساعت بدن را دارند دستور صادر می‌کند. ملاتونین یکی از هورمون‌هایی است که در انسان و دیگر موجودات ساعت درونی بدن و ریتم خواب و بیداری را تنظیم می‌کند. ترشح این هورمون به شدت به تابش نور حساس است.
