Циркадный код. Как настроить свои биологические часы на здоровую жизнь

Впоследствии мне предложили интересную исследовательскую работу в городе Ченнай (бывший Мадрас) в компании Bush Boake Allen (теперь она называется International Flavors and Fragrances), поставляющей вкусовые добавки и ароматизаторы почти всем крупным продовольственным компаниям в мире. Моим первым заданием стало исследование химического процесса, в ходе которого ванильные бобы получают свой вкус. Я посетил ванильные фермы на холмах Нилгири в южной части Индии, где сопровождающий сотрудник поднимал меня в 2 часа ночи, чтобы отвозить в поля. Там работники вручную опыляли каждый цветок ванили сразу после раскрытия бутонов перед рассветом. Несмотря на хорошую оплату этой работы, людям категорически не нравилось подниматься посреди ночи в течение нескольких месяцев, потому что к концу сезона практически все они чувствовали себя очень больными. Мне захотелось выяснить, с чем была связана эта болезнь: с аллергией на какие-то вещества на ванильных фермах или с лишением нормального сна на протяжении двух месяцев. Кстати, в то время о циркадных ритмах почти ничего не было известно, так как статьи на эту тему стали печататься на первых страницах ведущих научных журналов лишь после того, как Джеффри Холл, Майкл Росбаш и Майкл Янг (лауреаты Нобелевской премии 2017 года по физиологии или медицине) начали публиковать материалы своих революционных исследований.

Вскоре я покинул Индию, чтобы поступить в аспирантуру в Виннипеге, в канадской провинции Манитоба. На новом месте я испытал множество потрясений, наименьшим из которых стал переход от круглогодичных +35 oC в Индии до обычных для канадской зимы морозов под -20 °C. Зимние ночи в Виннипеге были такими долгими, что у меня полностью сбилась настройка внутренних часов: воздействие температурного шока усугублялось нехваткой света и культурным шоком. Почти половина моих сокурсников на факультете иммунологии чувствовали себя подавленными и называли это состояние зимней хандрой. Влияние долгих канадских ночей на мой циркадный ритм и настроение еще сильнее разожгло мой интерес к этой области науки. После всего одной такой зимы мне удалось перебраться в Сан-Диего. Именно там я сумел формально объединить все свои вопросы и жизненный опыт в одно целое и занялся целенаправленным изучением циркадных ритмов.

Последующие двадцать с лишним лет я полностью посвятил этой теме. В аспирантуре Научно-исследовательского института Скриппса я занимался изучением механизма измерения времени у растений. Самой увлекательной частью проекта являлась работа в лаборатории, где проводились передовые исследования в данной области. Именно тогда мы впервые обнаружили в растениях и животных так называемые «часовые гены» и попытались понять, как работают эти механизмы. Каждый день приносил потрясающие впечатления, подобные тем, какие получает зритель в первом ряду на представлении своего любимого бродвейского шоу. Я был частью команды, которая выяснила, как часовые гены совместными усилиями сообщают растениям, когда те должны заниматься фотосинтезом и поглощать углекислый газ, используя его как топливо, и когда им нужно спать или устранять повреждения. Один из открытых мною растительных генов позволил нам лучше понять, как могут быть связаны циркадные часы, метаболизм и репарация ДНК.

В 2001 году меня пригласили провести постдокторские исследования биологических часов животных в недавно созданном Институте геномики при исследовательском фонде Novartis. Главной задачей этого передового учреждения было использование только что открытых геномов людей и мышей в биологии. Меня позвали туда, чтобы раскрыть тайны циркадной биологии.

Первого значительного прорыва я достиг в первый год работы. Мне удалось объяснить, как наши циркадные ритмы приспосабливаются к различным временам года и типам освещения. Моя команда обнаружила в сетчатке глаза трудноуловимый рецептор голубого света, который посылает часам головного мозга сигналы, сообщающие о наступлении светлого или темного времени суток. Измерение сигналов этого фоторецептора помогло нам выяснить, сколько света (какого цвета и в какое время дня) требуется для перевода наших часов вперед или назад. Это открытие было чрезвычайно важным, потому что о существовании такого фоторецептора ученые знали почти 100 лет, но понятия не имели о том, где он находится и как действует. Это открытие вошло в список 10 научных прорывов 2002 года, составляемый авторитетным журналом Science, и привело к тому, что сегодня смартфоны и планшеты позволяют менять фоновый цвет с ярко-белого на более тусклый оранжевый за пару часов до запланированного отхода ко сну.