Śpij, jedz i ruszaj się zgodnie ze swoim rytmem okołodobowym ebook

Wyznania nawróconej sowy, czyli nota od tłumaczki

Wyznania nawróconej sowy, czyli nota od tłumaczki

Gdy Wydawnictwo Feeria zaproponowało mi przekład niniejszej książki, bardzo się ucieszyłam. Wprawdzie na co dzień wykładam na uczelni i zajmuję się zgoła inną dziedziną nauki, ale biologia i fizjologia człowieka niezwykle mnie interesują, a zagadnienie rytmu okołodobowego nurtowało mnie już od dawna. Pomyślałam więc, że połączę przyjemne z pożytecznym: przetłumaczę ciekawie zapowiadającą się lekturę, a przy okazji przeczytam coś mądrego, co może przyda mi się w życiu. Moje przeczucia okazały się słuszne.

Jak pewnie wielu spośród czytelników, dość dobrze wpisuję się w obraz, jaki roztacza przed nami Satchin Panda: jestem osobą w średnim wieku, z racji zawodu sporo czasu spędzam przed komputerem, trochę za mało się ruszam i nęka mnie parę przewlekłych przypadłości. Zawsze mówiłam o sobie, że jestem zdeklarowaną sową – najlepiej pracowało mi się w nocy, a jeśli późno wracałam z wykładów, to przecież należała mi się suta, smakowita kolacja! Tym bardziej, że bez niej mogłam dostać hipoglikemii. A że za późno? Cóż, jeszcze tylko ten jeden raz… W dodatku szkoda mi było czasu na sen, bo przecież tak lubię czytać, a nie mam kiedy sięgnąć do tych wszystkich wspaniałych książek, od których uginają się moje półki. No i w nocy tak wspaniale rozmawiało się z przyjaciółmi – czasem przy lampce wina na żywo, a zazwyczaj choćby wirtualnie… Brzmi znajomo, nieprawdaż?

Mąż irytował się i niepokoił, że chodziłam spać kilka godzin po nim, ale tłumaczyłam mu, że wcześniej nie mogłabym zasnąć. Rano sypiałam do oporu, ledwo zwlekałam się z łóżka i byłam po prostu półprzytomna – co przypisywałam głównie bardzo niskiemu ciśnieniu. Sypiałam zazwyczaj dość kiepsko, po przebudzeniu natomiast bolały mnie stawy. Zanim doszłam do siebie, mijało kilka godzin. Nadarzająca się czasem konieczność wcześniejszego wstania była istnym koszmarem – a popołudniami bywałam nieraz obezwładniająco zmęczona. Martwiłam się: czy ja za dużo pracuję? A może to tarczyca? Albo wiek?

Na temat rytmu okołodobowego wiedziałam głównie tyle, że monitory i smartfony emitują niebieskie światło, którego przed snem należy unikać – i że w sypialni nie może być za gorąco, bo przed snem powinna nam spaść temperatura. Dlatego też mechanizmy opisywane przez Satchina Pandę były dla mnie niemal objawieniem. Postanowiłam wziąć udział w badaniu nawyków i ściągnęłam na smartfon aplikację myCircadianClock.

Muszę przyznać, że monitorowanie przez czternaście tygodni swojego cyklu snu, fotografowanie wszystkich posiłków, notowanie szklanek wody, leków i gimnastyki, wprowadzanie danych na temat wagi, a nawet… załatwiania potrzeb fizjologicznych, to nie lada wyzwanie, które wymaga dyscypliny, silnej woli – a czasem i przełamywania oporów. Ale zdecydowanie warto. W pewnym momencie czarno na białym zobaczyłam, czego może jednak jem za dużo i które posiłki przypadają o zwariowanych porach. I że faktycznie za mało sypiam…

Potem zaś przyszła refleksja: skoro autor twierdzi, że da się to wszystko zmienić – może warto spróbować? Przecież gdy śpię dłużej, faktycznie mniej bolą mnie kości. I może udałoby mi się wstawać wcześniej, czego zawsze zazdrościłam innym ludziom? Dzień byłby wtedy jakby dłuższy i może nawet produktywniejszy!

Zaczęłam tę przygodę u schyłku zimy. Gdy piszę te słowa, jest środek lata. Prowadzę teraz własny zeszyt, gdzie notuję dane sugerowane przez autora książki. Nauczyłam się wstawać o siódmej, czasem o siódmej trzydzieści. Bez trudu, a bywa, że i bez budzika. Niemal codziennie przed śniadaniem wskakuję na pół godziny na rowerek treningowy, który stoi na tarasie – więc przy okazji wystawiam się na światło słoneczne, i to porządne, bo ze wschodu. Jeśli mam czas, z dużym upodobaniem jeżdżę na hulajnodze – mechanicznej, modnych obecnie elektrycznych nie tykam. Spożywanie posiłków ograniczam zazwyczaj do dziewięciogodzinnego okna, z kolacją o godzinie 18–19. Albo bez kolacji. Nieco zeszczuplałam, choć w diecie nie zmieniłam nic. Wieczorami praktycznie nie bywam głodna, a gwałtowne spadki poziomu cukru, których tak się obawiałam, niemal zupełnie minęły. Staram się szykować do snu między godziną 22 a 23. Wszystkie urządzenia elektroniczne, jakich używam, wieczorem zmieniają barwę ekranu na cieplejszą.

Sama nie mogę uwierzyć, że zdołałam aż tak zmienić przyzwyczajenia, choć wiem, że jeszcze wiele mogę poprawić. Zbyt późno jadam śniadanie, nie zawsze udaje mi się uniknąć kofeiny po południu, czeka nas jeszcze modyfikacja oświetlenia w domu. Ale czuję się lepiej, mam więcej energii, po przebudzeniu jestem przytomniejsza i sprawniejsza, popołudniami zaś – mniej padnięta. A co najważniejsze – odzyskałam poranki. Może nawet dojdzie i do tego, że uda mi się wstać o świcie, złapać sprzęt fotograficzny i ruszyć na obserwację ukochanych ptaków?…

Spróbujcie i Wy zmienić coś w swoim stylu życia. Zobaczycie – będzie fajnie!

Zuzanna Jakubowska-Vorbrich

Przedmowa

Przedmowa

Mieć swój rytm i działać w rytmie – to być zdrowym.Ale nie każdy rytm jest właściwy.

Teoria zarazków – i związane z nią odkrycia w dziedzinie higieny, szczepień oraz antybiotyków – stanowiła przełom w rozwoju medycyny ubiegłego wieku. Pozwoliła ona zapobiegać chorobom zakaźnym i doprowadziła do najbardziej spektakularnego zwiększenia długości życia w całej historii ludzkości. Ale żyć dłużej nie zawsze oznacza żyć zdrowiej. Przeciwnie: w dzisiejszych czasach jesteśmy świadkami gwałtownego wzrostu liczby przypadków przewlekłych chorób tak ciała, jak i umysłu, zaczynających się już we wczesnym dzieciństwie i trwających aż po wiek podeszły. Na szczęście zaczynamy rozumieć przyczynę: nasz współczesny styl życia narusza głęboko zakorzeniony, pierwotny przepis na zdrowe życie.

Obserwacje, jakie ja i moi koledzy badacze działający na niewielkim poletku biologii rytmu okołodobowego poczyniliśmy przez ostatnie dwadzieścia lat, radykalnie zmieniają rozumienie optymalnego funkcjonowania ciała i umysłu. Nauka o rytmie okołodobowym jest obecnie interdyscyplinarną dziedziną wiedzy będącej przedmiotem zainteresowania biologów, fizjologów treningu, matematyków, psychologów, badaczy snu, specjalistów w zakresie żywienia, endokrynologów, okulistów, genetyków, onkologów – i na nich lista się nie kończy. Pracując wspólnie, odkryliśmy, że odpowiednie rozłożenie w czasie naszych codziennych czynności – i dokonanie kilku prostych zmian w stylu życia – to klucz do odzyskania naturalnego rytmu. Z pewnością będzie to kolejna rewolucja w opiece zdrowotnej. Chciałbym zatem zaprosić cię do lektury, byś mógł dowiedzieć się, co odkryłem w wyniku swoich badań oraz pracy z najwybitniejszymi umysłami działającymi w wymienionych wyżej dziedzinach. Nazywam to „kodem rytmu okołodobowego”. Moje porady, jak dokonać niewielkich modyfikacji w codziennych przyzwyczajeniach dotyczących snu, posiłków, pracy, nauki, treningu i oświetlenia domu, pozwolą ci znacząco wpłynąć na własne zdrowie w każdym wymiarze. W gruncie rzeczy korzyści, jakie dzięki temu odniesiesz, będą o wiele większe i trwalsze niż efekty zażywania jakichkolwiek leków czy stosowania specjalnej diety.

O rytmie okołodobowym mogłeś już kiedyś słyszeć. Nagroda Nobla, którą w 2017 roku przyznano za odkrycia na tym polu, była wyrazem uznania dla tych badań i ich potencjalnego wpływu na nasze zdrowie. Ale jeśli nic o tym nie wiesz, nie przejmuj się – koncepcja jest bardzo prosta. Rytm okołodobowy to po angielsku circadian rhythm; termin circadian pochodzi od łacińskich słów circa – „dokoła” lub „około”, i diēm – „dzień”1. Rytmy okołodobowe to rzeczywiste procesy biologiczne, które uwidaczniają się codziennie w życiu każdej rośliny, zwierzęcia i człowieka. U różnych gatunków rytmy te są zbieżne, a rządzą nimi wewnętrzne zegary nazywane okołodobowymi lub biologicznymi. Są one czymś zupełnie innym od „tykającego zegara biologicznego”, który możesz mieć na myśli, gdy martwisz się, czy zdążysz mieć dzieci, zanim osiągniesz pewien wiek. Jak dowiesz się z niniejszej książki, niemal każda z naszych komórek wykorzystuje jeden z opisywanych zegarów, a są one zaprogramowane w taki sposób, by o różnych porach dnia i nocy włączać i wyłączać tysiące genów.

Geny te wpływają na każdy aspekt naszego zdrowia. Dla przykładu – gdy jesteśmy zdrowi, w nocy dobrze śpimy. O poranku budzimy się rześcy i pełni energii, gotowi zabrać się do pracy. Nasze jelita funkcjonują najnormalniej w świecie. Odczuwamy zdrowy głód, a nasz umysł jest jasny. Po południu mamy siłę, aby ćwiczyć. Wieczorem zaś jesteśmy wystarczająco zmęczeni, by bez kłopotu zasnąć ponownie. Gdy jednak te codzienne rytmy zostaną zaburzone zaledwie na dzień czy dwa, nasze zegary nie mogą wysyłać genom prawidłowych informacji, przez co ciało i umysł nie są w stanie funkcjonować tak dobrze, jak byśmy chcieli. Jeśli te zaburzenia trwają kilka dni, tygodni lub miesięcy, możemy paść ofiarą najrozmaitszych infekcji i dolegliwości – od bezsenności, poprzez zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD), depresję, stany lękowe, migrenę, cukrzycę, otyłość, choroby układu krążenia, aż po demencję, a nawet raka.

Na szczęście łatwo jest zgrać się ze swoim rytmem na nowo. Możemy dostroić nasze zegary w ciągu zaledwie kilku tygodni. Odzyskując rytm okołodobowy, jesteśmy w stanie cofnąć skutki niektórych chorób lub przyśpieszyć leczenie, a tym samym poprawić stan naszego zdrowia.

Moja podróż: Odkrywanie sekretów biologii czasu

Przyszedłem na świat w 1971 roku. Miałem szczęście urodzić się i wychować w Indiach, w szczególnym momencie ich historii. Na własnej skórze doświadczyłem, w jaki sposób dynamiczny rozwój społeczeństwa zakłóca wewnętrzną logikę życia na ziemi, w tym naturalne rytmy biologiczne. Mieszkałem w małym miasteczku, w pobliżu dziadków ze strony matki. Dziadek pracował przy obsłudze transportu kolejowego na miejscowej stacji, często na nocną zmianę. Przy bramie frontowej prowadzącej do domu dziadków rósł wielki jaśmin. Dla mnie było to drzewo magiczne: nocą kwitło obficie, by tuż przed świtem zrzucić płatki – zupełnie jakby chciało rozwinąć przepiękny dywan na powitanie mojego dziadka każdego ranka, gdy wracał z pracy.

Podczas wakacji letnich i zimowych jeździliśmy do rodziców mojego ojca. Mieli oni gospodarstwo na wsi. Kontrast między dworcową pracą zmianową dziadka ze strony matki a wiejskim życiem dziadka ze strony ojca, w zgodzie z rytmem przyrody, był tak olbrzymi, jakby dzieliło ich całe stulecie – a nie dwie godziny drogi. Przez większość mojego dzieciństwa we wsi dziadka nie było elektryczności, łatwo więc sobie wyobrazić, że życie w gospodarstwie różniło się od tego w miasteczku. Niemal wszystko, co jedli moi krewni, pochodziło z własnych upraw. Chociaż nie pamiętam, żeby dziadek kiedykolwiek nosił zegarek, codzienne czynności dokonywały się z dokładnością co do minuty, regulowane przez słońce i gwiazdy. O brzasku piały koguty, robiąc wszystkim pobudkę. Cały dzień mijał na doglądaniu roślin i zwierząt oraz przygotowywaniu posiłków. Zbieraliśmy owoce i warzywa albo pomagaliśmy wujowi łowić ryby w przydomowym stawie. Głównymi posiłkami były śniadanie i obiad – prawdziwe uczty ze świeżych warzyw i ryb. Kolację zawsze podawano przed zachodem słońca, a składały się na nią głównie resztki z obiadu, jako że nie było możliwości przechowania gotowanych posiłków przez noc. Wieczory także były zupełnie inne. Jedyne światło, jakim dysponowaliśmy, pochodziło z lamp naftowych. W tamtych czasach nafta była droga i racjonowana przez rząd. Moi dziadkowie mieli względnie duży dom, z sześcioma sypialniami. Wolno nam było używać lamp naftowych tylko przez kilka wieczornych godzin; wyjątkiem były dwie lampy umieszczone na obu krańcach werandy – te tliły się przez całą noc. Po kolacji wszystkie dzieci zbierały się w gromadkę przy lampie, a moja matka – nauczycielka z zawodu – przepytywała nas. Czasem dołączały ciotki, by opowiadać nam różne historie albo wuj zabierał nas na podwórko i uczył faz Księżyca.

Pamiętam, jak nieraz dopytywałem o warzywa czy owoce, które jadałem w domu, a kuzyni dziwnie na mnie patrzyli. Dla nich byłem głupim miastowym dzieciakiem, który nie wie, o jakiej porze roku rosną poszczególne warzywa i owoce. Nie wiedzieli jednak, że mój ojciec, który studiował rolnictwo, wprowadził do gospodarstwa dziadka wysokowydajne drzewa, warzywa i odmiany ryżu. Niektóre z tych nowych odmian ryżu mogły rosnąć zarówno latem, jak i zimą, zasadniczo podwajając plon z tego samego kawałka pola. W tym przypadku zakłócanie naturalnego porządku rzeczy nie wydawało się takim złym pomysłem.

Gdy byłem w szkole średniej, mój ojciec zginął w wypadku samochodowym. Kierowca ciężarówki, który prawdopodobnie był niewyspany, stracił kontrolę nad pojazdem. Wiele lat później dowiedziałem się, że działanie mózgu człowieka pozbawionego snu niesie większe zagrożenie niż działanie mózgu człowieka w stanie upojenia alkoholowego. Tymczasem prowadzenie samochodu po nieprzespanej nocy do dziś jest zgodne z prawem.

Po szkole średniej poszedłem na studia rolnicze, tak jak mój ojciec – była to bowiem najszybsza droga do pewnego zatrudnienia w administracji rządowej lub bankowości. Zawsze, gdy odwiedzałem rodzinne gospodarstwo dziadek droczył się ze mną, pytając, czy złamię kod natury i umożliwię mu uprawę wszystkich warzyw i owoców o dowolnej porze roku. Stąd wzięło się moje pragnienie, by dociec, w jaki sposób wszystkie organizmy żywe funkcjonują w ramach zmieniających się dób i pór roku.

Odwiedzałem również dziadka ze strony matki, który był już wówczas na emeryturze. Zaledwie kilka lat po zakończeniu pracy zaczął zdradzać oznaki demencji. Babcia zajmowała się nim jak dzieckiem. Na ostatnim roku studiów przyjeżdżałem do niego prawie co weekend: byłem jedną z trzech czy czterech osób, które rozpoznawał. Dzień mylił mu się z nocą; mógł być głodny, śpiący albo całkiem rozbudzony o dowolnej porze. Zacząłem dostrzegać, jak ważny w naszym życiu jest prosty kod czasu. Kilka dni po tym, jak skończyłem studia, dziadek zmarł, dożywszy 72 lat.

Na studiach szło mi dobrze; dyplom uzyskałem z hodowli roślin i genetyki. Naturalnym krokiem byłoby teraz pójście na studia magisterskie dotyczące tych samych dziedzin, ale szczęśliwie uzyskałem stypendium na magisterium z biologii molekularnej, w Indiach nazywanej biotechnologią. Biologia molekularna była wówczas nową gałęzią nauki, dzięki której poznałem zagadnienia związane z kodem genetycznym.

Później udało mi się otrzymać posadę badawczą w Chennai, w firmie Bush Boake Allen (dziś International Flavors and Fragrances), która wytwarza substancje smakowe i zapachowe dla niemal wszystkich największych producentów żywności na świecie. Moim pierwszym zadaniem było wykrycie związków chemicznych, którym swój aromat zawdzięczają laski wanilii. Odwiedziłem plantacje wanilii w górach Nilgiri na południu Indii, gdzie gospodarz budził mnie o drugiej nad ranem, po czym jechaliśmy na pola, by zobaczyć, jak robotnicy ręcznie zapylają każdy kwiat wanilii, gdy tylko rozchylą się jego płatki, co następowało jeszcze przed świtem. Choć praca była dobrze płatna, robotnicy nienawidzili zrywać się w środku nocy przez kilka miesięcy z rzędu, a pod koniec sezonu wszyscy czuli się bardzo źle. Zastanawiałem się, czy ich dolegliwości były reakcją na jakiś czynnik obecny na polu, czy też wynikały z dwumiesięcznej deprywacji snu. Tymczasem badania nad rytmem okołodobowym powoli torowały sobie drogę do nagłówków najważniejszych czasopism naukowych, gdy swoje przełomowe prace publikowali Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young (którzy wspólnie otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii).

Wkrótce opuściłem Indie, udając się na dalsze studia do Winnipeg w prowincji Manitoba w Kanadzie. Pod wieloma względami był to wielki szok, przy czym przeprowadzka z kraju, gdzie temperatura dochodziła do 40 stopni Celsjusza, do takiego, w którym zimą –18 stopni nie było niczym niezwykłym, grała tu najmniejszą rolę. Zimowe noce były bardzo długie, a mój mózg czuł się zdezorientowany: czy winny był szok kulturowy, temperaturowy, czy brak światła? Niemal połowa moich kolegów z grupy na wydziale immunologii chodziła przygnębiona; nazywali to „zimową depresją”. Efekt, jaki długie kanadyjskie noce wywierały na mój rytm okołodobowy, na nowo rozbudził moje zainteresowanie tą kwestią. Spędziwszy w Winnipeg tylko jedną zimę, przeniosłem się do San Diego, by szukać odpowiedzi na wszystkie pytania i doświadczenia mojego życia w jednej konkretnej dziedzinie nauki. Oficjalnie rozpocząłem studia nad zegarem biologicznym.

Poświęciłem tym badaniom ostatnie 21 lat. Jako doktorant w Instytucie Badawczym Scripps (Scripps Research Institute) w La Jolla w Kalifornii pracowałem nad zrozumieniem, jak rośliny mierzą czas. Najbardziej ekscytujące było to, że laboratorium, w którym prowadziliśmy badania, należało do ścisłej czołówki w tej dziedzinie. Właśnie wtedy odkryliśmy, że zarówno w organizmach roślin, jak i zwierząt działają geny zegarowe. Naszym celem było rozszyfrowanie, jak te geny działają. Fascynujący był każdy dzień, czułem się, jakbym siedział w pierwszym rzędzie i oglądał ulubiony musical na Broadwayu. Należałem do grupy, która odkryła, jak poszczególne geny współpracują ze sobą, by dawać znać roślinom, kiedy należy rozpocząć fotosyntezę, by pozyskać energię, kiedy spać, a kiedy naprawiać uszkodzenia w swoich tkankach. Jeden z roślinnych genów, który odkryłem, pozwolił nam zrozumieć, jak mogą funkcjonować powiązania między zegarem okołodobowym, metabolizmem i naprawą DNA.

W 2001 roku zostałem zaproszony na badania podoktoranckie do nowo utworzonego Instytutu Genomiki przy Fundacji Badawczej Novartis (Genomics Institute of the Novartis Research Foundation, GNF), gdzie miałem pracować nad zegarami biologicznymi zwierząt. Ta wiodąca placówka specjalizowała się w wykorzystywaniu dopiero co opisanych genomów myszy i człowieka do zrozumienia nieodkrytych tajemnic biologii. Dołączyłem do badaczy, by zgłębiać tajemnice rytmów okołodobowych.

Pierwszy przełom nadszedł w ciągu roku. Znalazłem wytłumaczenie, jak nasze rytmy biologiczne dostosowują się do pór roku i różnego typu światła. Mój zespół odkrył w siatkówce oka nieznany dotąd fotoreceptor, który reaguje na światło niebieskie i wysyła do mózgu sygnały informujące, czy jest ranek, czy noc. Rozpracowanie tego fotoreceptora pomogło nam zrozumieć, ile światła, jakiej barwy, przez jak długi czas i o jakiej porze dnia potrzebujemy, by przyśpieszyć lub opóźnić nasz zegar. Było to wielkie odkrycie, gdyż przez niemal sto lat naukowcy wiedzieli, że w oku znajduje się fotoreceptor tego typu, ale nie mieli pojęcia, gdzie go szukać i jak on działa. Prestiżowy magazyn „Science” zaliczył nasze odkrycie do czołowej dziesiątki przełomowych wydarzeń 2002 roku. Właśnie dlatego możesz przełączyć podświetlenie ekranu w smartfonie czy tablecie ze śnieżnobiałego na przygaszony odcień pomarańczowy na kilka godzin przed planowanym pójściem spać.

Prawie osiem lat pracowaliśmy nad ustaleniem, jak ten fotoreceptor funkcjonuje, jak przesyła informacje z oka do mózgu i które rejony mózgu przetwarzają jego sygnały, by zawiadywać snem, stanami depresyjnymi, rytmem okołodobowym czy odczuwaniem bólu. Co więcej, nadal staramy się oszacować pełen zakres oddziaływania światła na nasz rytm okołodobowy i zrozumieć, jak współczesne oświetlenie oddziałuje na ten proces. Niemniej jednak niezwykłą satysfakcję przyniósł mi fakt, że nasze odkrycie pokonało drogę od prostej obserwacji do zastosowania w praktyce, w zaledwie piętnaście lat przyczyniając się do tego, że przeszło miliard ludzi zyskało świadomość o wpływie światła na zdrowie.

Kolejnym tematem badawczym było ustalenie, jak nasz zegar wewnętrzny przesyła informacje o upływie czasu i jak poszczególne narządy odczytują czas, by o określonej porze wykonywać rozmaite zadania. Zaczęliśmy stosować najnowocześniejsze techniki genomiczne w celu monitorowania, które geny, w jakich narządach i o jakim czasie włączają się i wyłączają. Badania te rozpoczęły się w 2002 roku i od tego momentu zaliczyliśmy kolejny przełom: odkryliśmy, że setki, a nawet tysiące genów w mózgu i wątrobie włączają się i wyłączają o konkretnej porze. Nadal rozszerzamy eksperymenty na różne inne narządy, tkanki, ośrodki mózgowe i gruczoły. Dowiadujemy się, że niemal każdy narząd ma swój własny zegar i w każdym narządzie geny ulegają włączaniu i wyłączaniu, co ma wpływ na intensywność produkcji białek w przewidywalnych momentach dnia.

Gdy stworzyłem własne laboratorium w prestiżowym Instytucie Studiów Biologicznych Salk (Salk Institute for Biological Studies), kontynuowałem badania nad zegarem biologicznym wraz ze znamienitymi kolegami. Dziś już wiemy, że ktoś, kto ma przewidywalny rytm okołodobowy, ma też zdrowy organizm. Życie niezgodne z rytmem okołodobowym może nas popchnąć ku chorobie na takiej samej zasadzie jak mutacja w kodzie genetycznym może wywołać określone schorzenia. Przez ostatnie kilka lat miałem szczęście współpracować z największymi umysłami w dziedzinie chorób sercowo-naczyniowych i metabolicznych; wspólnie ustaliliśmy, że zwierzęta, których zegar jest zaburzony, charakteryzują się wysoką zapadalnością na te schorzenia. Powoli stało się jasne, że u źródeł wszystkich dolegliwości leży zakłócony zegar biologiczny, i odwrotnie – w większości chorób przewlekłych funkcja zegara jest zaburzona.

W 2009 roku dziedziny moich badań – światło i czas – wreszcie się spotkały. Rozszerzając zakres wcześniejszych studiów, zaprojektowaliśmy prosty eksperyment, w ramach którego poddaliśmy myszy działaniu specyficznego cyklu światła i ciemności1. Myszy są na ogół zwierzętami nocnymi, nocą także pobierają pokarm. Ale podczas eksperymentu podawaliśmy im pożywienie w dzień i obserwowaliśmy, co stanie się z ich wewnętrznym zegarem. Co zaskakujące, odkryliśmy, że niemal wszystkie geny wątroby, które zazwyczaj włączały się i wyłączały w ramach cyklu dwudziestoczterogodzinnego, kompletnie zignorowały sygnały świetlne i zsynchronizowały się z porami, kiedy zwierzęta jadły i pościły. Dowiedzieliśmy się również, że dobowy cykl odżywiania się i postu napędza prawie wszystkie rytmy funkcjonowania wątroby. Nie jest zatem tak, że wszystkie sygnały zarządzające poszczególnymi procesami biologicznymi w czasie nadchodzą ze świata zewnętrznego za pośrednictwem fotoreceptorów oka reagujących na światło niebieskie, okazało się bowiem, że podobnie jak pierwszy brzask poranka resetuje zegar mózgowy, tak pierwszy poranny kęs jedzenia resetuje zegary wszystkich pozostałych narządów.

Następnie, w 2012 roku, zrobiliśmy kolejny krok. Chcieliśmy się dowiedzieć, czy zapadalność na choroby – prócz diety – powiązana jest także z zaburzeniem rytmu okołodobowego. Tysiące artykułów naukowych wykazały, że myszy, które mają swobodny dostęp do pokarmów słodkich i tłustych, w ciągu kilku tygodni stają się otyłe i zapadają na cukrzycę. Porównaliśmy dwie grupy myszy: jedna miała swobodny dostęp do tłustego pożywienia, druga zaś musiała zjeść wszystko w ciągu ośmiu do dwunastu godzin. Wyniki były zdumiewające: myszy, które spożywały tę samą liczbę kalorii, pochodzącą z tych samych produktów, w ciągu co najwyżej dwunastu godzin na dobę, były całkowicie wolne od dolegliwości w postaci otyłości, cukrzycy, chorób wątroby czy serca. Co jeszcze bardziej zaskakujące, gdy przestawiliśmy chore myszy na tego typu planowe odżywianie, mogliśmy cofnąć ich objawy chorobowe bez konieczności stosowania leków czy zmiany diety.

Z początku społeczność naukowa podchodziła do naszych odkryć sceptycznie. Według popularnych poglądów nasze zdrowie zależy od tego, co jemy oraz jak dużo. Ale z laboratoriów rozsianych po świecie zaczęły powoli spływać podobne wyniki badań, w tym przeprowadzanych z udziałem ludzi. Dzisiaj wiemy już, że prócz tego, co oraz ile jemy, liczy się także, kiedy to robimy. Wiele znaczących instytucji medycznych zwróciło uwagę na nasze osiągnięcia i dokonało przeglądu literatury, by przekonać się, czy ustalanie konkretnych pór przyjmowania posiłków rzeczywiście jest istotne. Na przykład Narodowe Instytuty Zdrowia (National Institutes of Health), Amerykańskie Towarzystwo Kardiologiczne (American Heart Association) oraz Amerykańskie Towarzystwo Diabetologiczne (American Diabetes Association) – by wymienić tylko te – uwierzyły, podobnie jak ja wierzę, że zrestartowanie naszego zegara okołodobowego to nowa wielka nadzieja na zapobieganie chorobom przewlekłym lub przyśpieszenie ich leczenia. W 2017 roku Amerykańskie Towarzystwo Kardiologiczne po raz pierwszy od 70 lat opublikowało nowe zalecenia dotyczące pory i częstotliwości przyjmowania posiłków; potwierdzają one wyniki naszych badań i pokazują, jak wzorzec odżywiania może być wykorzystywany dla uniknięcia lub złagodzenia schorzeń sercowo-naczyniowych2.

Niniejsza książka, oparta na moich badaniach, ma za zadanie dostarczyć ci narzędzi do zoptymalizowania twojego własnego zegara biologicznego poprzez wprowadzenie prostych zmian w stylu życia. Stawka nigdy nie była wyższa. Obecnie niemal jedna trzecia dorosłych cierpi na przynajmniej jedną przypadłość chroniczną – taką jak otyłość, cukrzyca, choroba sercowo-naczyniowa, nadciśnienie, choroba układu oddechowego, astma czy przewlekły stan zapalny. Zanim dorośli w Stanach Zjednoczonych osiągną wiek emerytalny, na ogół zapadają na dwie lub więcej chorób przewlekłych. A prawda o tych chorobach jest taka, że rzadko istnieje na nie lekarstwo. Niewiele osób z cukrzycą całkowicie zdrowieje. Podobnie jest z chorobami sercowo-naczyniowymi. Obecnie dysponujemy tylko lepszymi sposobami na radzenie sobie z objawami tych chorób i życie z nimi stało się łatwiejsze.

Ale to właśnie się zmienia. W niniejszej książce chciałbym zaproponować szereg prostych pomysłów i praktyk, które można stosować codziennie, a które dowiodły swej skuteczności w zapobieganiu chorobom lub opóźnianiu ich nadejścia w intensywnych badaniach laboratoryjnych.

Musisz jednak wiedzieć o mnie jeszcze jedną rzecz. Nauka, którą uprawiam, jest wspierana przez władze Stanów Zjednoczonych i może rozkwitać dzięki uczciwym podatnikom i filantropom, takim jak ty. Jeśli moje badania mogą zainspirować milion ludzi, by wprowadzili tych kilka drobnych zmian w życiu i opóźnili początek choćby jednej choroby przewlekłej o rok, mogłoby to przynieść amerykańskiej gospodarce szacunkowe oszczędności rzędu co najmniej dwóch miliardów dolarów rocznie. Te badania są moim podarunkiem da ciebie – wyrazem wdzięczności, jaką żywię do tego kraju. W 2001 roku byłem zwykłym obcokrajowcem, który dopiero co obronił doktorat i dysponował jedynie wizą studencką2. Z wielkim entuzjazmem myślałem o podjęciu badań podoktoranckich w GNF i złożyłem podanie o wizę pracowniczą3. Każdy obcokrajowiec starający się o tę wizę zna uczucie ściskania w dołku, jakie towarzyszy oczekiwaniu na rozpatrzenie podania.

A potem wydarzył się jedenasty września.

Około godziny siedemnastej w dniu 12 września 2001 roku kierowniczka działu personalnego w GNF podeszła do mojego biurka z kartką w ręku. Obudziły się we mnie najgorsze przeczucia: lęk, że władze odrzuciły moje podanie. Zamiast tego dowiedziałem się jednak, że kilka godzin wcześniej zostało ono zaakceptowane. Właśnie wtedy zdałem sobie sprawę, że ten kraj – mój nowy dom – musi być fantastyczny, skoro 12 września, gdy ja sam nie mogłem się skupić na pracy w laboratorium, wstrząśnięty wydarzeniami dnia poprzedniego, ktoś na Wschodnim Wybrzeżu poszedł tymczasem do pracy, spojrzał na mój wniosek i zaaprobował go. Tego dnia postanowiłem, że zostanę tu na zawsze i spłacę mój dług wdzięczności. Dlatego właśnie teraz dzielę się z tobą wynikami moich badań i mam nadzieję, że przyniosą ci pożytek.

Jak korzystać z książki

Dbanie o własny zegar biologiczny to nie tylko kwestia diety. Tak naprawdę w ogóle nie chodzi o dietę. Trzeba zacząć od tego, by wiedzieć, kiedy jeść i kiedy zgasić światło. Zwracanie uwagi na te drobne elementy dnia to już duży krok w kierunku zapobiegania chorobie lub odsuwania jej w czasie.

Przeczytasz o tym, że jesteśmy bardzo podatni na zakłócenia rytmu okołodobowego. Wystarczy niewielkie obniżenie samopoczucia po nocnym locie, niedyspozycja organizmu, niewyspanie czy niewłaściwy harmonogram pracy. Niniejsza książka może stać się potężnym narzędziem, które pomoże ci właściwie zagospodarować dzień – nieważne, czy jesteś rodzicem, czy dzieckiem (zwłaszcza nastolatkiem), milenialsem czy emerytem. Korzyść z lektury może odnieść każdy, bez względu na to, czy jest pracownikiem dziennym, zmianowym, pracującą mamą czy entuzjastą zdrowego stylu życia. Jeśli cierpisz na jedno lub więcej schorzeń przewlekłych, ta książka zdecydowanie jest dla ciebie. Kimkolwiek jesteś, dowiesz się z niej, kiedy w ciągu dnia jest najlepszy czas na jedzenie, pracę i aktywność fizyczną oraz jak zorganizować godziny wieczorne, by sen był możliwie najlepszy i najbardziej odprężający.

Pierwsza i najważniejsza sprawa: ta książka jest o zapobieganiu chorobom, ale możesz użyć zawartych w niej informacji również po to, by wieść lepsze życie już teraz. Część I skupia się na tym, jak działają zegary biologiczne naszego ciała i dlaczego dbanie o optymalny rozkład dnia jest niezwykle ważne tak dla dzieci, jak i dla dorosłych. Pierwszym krokiem na drodze do zdrowia jest rozpoznanie, czy faktycznie z naszym samopoczuciem jest coś nie w porządku; w omawianej sekcji znajdziesz więc prosty quiz, który pomoże ci zrozumieć, jak twoje zdrowie wpływa na funkcjonowanie twojego rytmu okołodobowego. Zaczniesz także monitorować swój rozkład dnia, by się zorientować, co należy w nim poprawić.

Część II zawiera wyczerpujące instrukcje, jak najlepiej zorganizować sobie dzień, by maksymalnie wykorzystać swoje wewnętrzne rytmy. Nauczysz się, kiedy (i co) jeść, ale nie dowiesz się ile. Nie ma tu żadnego liczenia kalorii. Mogę ci jednak powiedzieć, że jeśli będziesz postępować zgodnie z sugerowanymi przeze mnie wskazówkami, utrata wagi będzie niemal nieunikniona. Dowiesz się, kiedy jest najlepsza pora dnia na produktywną pracę, a kiedy na aktywność fizyczną. Odkryjesz również nowe techniki, które pomogą ci lepiej sypiać w nocy, a także poznasz technologię, która wesprze cię w pełniejszym doświadczaniu życia i monitorowaniu swoich doświadczeń.

Z wiekiem zakłócenia rytmu okołodobowego dotykają nas mocniej niż w młodości. Sądzę, że większość chorób, które nękają nas w dorosłym życiu, można przypisać zaburzeniom zegara biologicznego. Część III książki opowiada o konkretnych schorzeniach i ich związkach z naszym wewnętrznym rytmem. Mowa jest o chorobach nowotworowych oraz innych zaburzeniach układu immunologicznego, składowych zespołu metabolicznego (choroby serca, otyłość i cukrzyca) i o problemach neurologicznych, w tym o depresji, demencji, chorobie Parkinsona i innych schorzeniach neurodegeneracyjnych. Dowiesz się także, jak rytm okołodobowy wpływa na mikroflorę jelitową i jak należy postępować w przypadku takich przypadłości jak refluks, zgaga i nieswoiste choroby zapalne jelit.

Nie jestem lekarzem, nie mogę więc zalecać kuracji farmakologicznych. Moja natura naukowca przypomina mi każdego dnia, jak mało tak naprawdę wiemy na temat funkcjonowania naszego organizmu. Mogę jednak z pełnym przekonaniem podzielić się z tobą swoją wiedzą o tym potężnym, pierwotnym, nieuniknionym rytmie, który nami steruje, a także udzielić ci najlepszych możliwych porad, jak udoskonalić codzienny harmonogram działań. Proszę, podziel się ze swoimi lekarzami czy innymi pracownikami opieki zdrowotnej informacją o codziennych nawykach, optymalizujących działanie twojego rytmu okołodobowego, by mogli podejmować trafniejsze decyzje o twoim leczeniu i dalszym postępowaniu medycznym. Mając do dyspozycji narzędzia zawarte w tej książce, z dużym prawdopodobieństwem będziesz mógł powrócić do zdrowia.

Część I. Zegar rytmu okołodobowego

CZĘŚĆ I

ZEGAR RYTMU OKOŁODOBOWEGO

Rozdział 1

Rozdział 1

Wszyscy jesteśmy pracownikami zmianowymi

Jeśli jesteś jednym z pracowników zmianowych, którzy muszą wstawać w środku nocy, by iść do pracy, wracają z pracy nocą lub też nie śpią aż do rana, znasz to uczucie sprzeniewierzania się pierwotnemu popędowi, by nocą spać, a czuwać w ciągu dnia. Jeśli nawet jednak nim nie jesteś, na pewno pamiętasz przypadki, gdy walczyłeś ze swoim wewnętrznym zegarem. Prawda jest taka, że wszyscy jesteśmy pracownikami zmianowymi. W życiu zdarzają się okresy, gdy zmagamy się z chronicznymi zaburzeniami snu, a u wielu z nas stają się one nawykiem. Jeśli zarwiesz noc z powodu imprezy, położysz się późno, bo uczyłeś się do testu, źle prześpisz noc, w trakcie podróży będziesz musiał pokonać kilka stref czasowych, będziesz czuwał nocą, opiekując się chorym członkiem rodziny albo kilka razy wstaniesz w nocy, by nakarmić lub przewinąć dziecko – też możesz o sobie powiedzieć, że jesteś pracownikiem zmianowym. Praca na etat wymagająca długich dojazdów, połączona z normalną codzienną rutyną, jest jak zatrudnienie na dwie zmiany i oznacza chodzenie spać po północy. Nawet pojedyncza noc zarwana z powodu zabawy może przynieść takie samo zakłócenie zegara biologicznego jak podróż z jednej strefy czasowej do innej – dlatego nazywamy to zjawisko jet lagiem społecznym.

Nazywanie nas wszystkich pracownikami zmianowymi to nie jest jakiś wymysł teoretyczny. Przemawiają za tym twarde dane. Na przykład profesor Till Roenneberg, naukowiec z Monachium, przeprowadził 50 tysięcy ankiet w Europie i Stanach Zjednoczonych i odkrył, że większość respondentów albo idzie spać po północy, albo wstaje wcześnie i nie wysypia się dostatecznie1. Ludzie ponadto kładą się do łóżka o innej godzinie w dni pracujące i w weekendy. Na Światowym Kongresie Snu (World Sleep Congress) w 2017 roku Roenneberg przedstawił dane, według których około 87% dorosłych cierpi na jet lag społeczny i w weekendy kładzie się spać przynajmniej dwie godziny później niż zwykle.

Mniej więcej sześć lat temu moje laboratorium zaczęło monitorować wzorzec snu i aktywności blisko dwustu studentów i odkryliśmy tę samą prawidłowość, o której mówił Roenneberg. Jak dotąd tylko jedna osoba z całej grupy chodziła spać codziennie o tej samej porze, z dokładnością do pół godziny, włączając weekendy. Był też jeden student, który przynajmniej przez dwa dni w tygodniu kładł się przed północą.

Monitorujemy również kobiety ciężarne i pracujące mamy niemowląt; wzorzec snu i czuwania tych kobiet także jest nieregularny i w gruncie rzeczy przypomina sytuację strażaków, którzy każdej nocy spodziewają się kilkakrotnej pobudki. Dla wielu kobiet najtrudniejszym wymiarem macierzyństwa jest konieczność czuwania w nocy i próby dosypiania w nietypowych godzinach dziennych. Nic dziwnego, że jedyne okresy, gdy świeżo upieczone mamy mogły się wyspać, dotyczyły tych przypadków, gdy otrzymywały pomoc nie tylko od męża czy partnera, lecz także na przykład od teściów lub rodziców, którzy mogli przejąć na siebie część nocnych obowiązków.

Dla pracujących matek najtrudniejsza jest synchronizacja codziennego funkcjonowania z rytmem okołodobowym, gdyż na ich dzienną aktywność mają wpływ wszyscy domownicy. Zazwyczaj kobiety te wstają bardzo wcześnie, by przygotować śniadanie dla rodziny, zająć się dziećmi, spakować tornistry i drugie śniadania, zawieźć dzieci do szkoły lub przedszkola, a potem same jadą do pracy. Po kolacji pomagają w odrabianiu zadań domowych, uprawiają gimnastykę albo pracują w domu do późnej nocy. W miarę upływu tygodnia zaburzenia ich rytmu okołodobowego stają się coraz poważniejsze. Gdy moja córka była niemowlęciem, w piątki żona była już dosłownie chora i przez cały weekend dochodziła do siebie.

Wszyscy wiemy, jak czuje się człowiek po ciężkiej nocy bez względu na przyczynę niewyspania. Jesteś śpiący, ale nie możesz zasnąć. Może dokuczać ci brzuch, twoje mięśnie są słabe, ciężko ci się myśli i na pewno nie jesteś w nastroju, by iść na siłownię. Twoje ciało i umysł są zdezorientowane, zupełnie jakby jedna połowa mózgu mówiła ci, że musisz odespać, ale druga przekonywała, że jest dzień i nie czas teraz na sen. Możesz albo starać się przetrwać, sięgając po kubek mocnej kawy czy napój energetyczny, by pokonać senność, albo jak najszybciej wrócić do swojej zwykłej rutyny.

Mózg pracownika zmianowego nie jest w stanie podejmować racjonalnych decyzji. Według artykułu opublikowanego w czasopiśmie „Popular Science”2 skutki poznawcze jednej nocnej zmiany mogą ciągnąć się przez cały tydzień. Są to luki w pamięci czy chwile nieuwagi, które mogą uczynić nas podatnymi na złe nawyki. Kilka dni niewyspania może spowodować zmianę apetytu obejmującą zarówno rodzaje pożywienia, na jakie mamy ochotę, jak i jego ilość, którą spożywamy, nie śpiąc w nocy. Późną nocą, gdy nasz brzuch powinien odpoczywać i regenerować się, często jesteśmy skłonni jeść więcej kalorycznego „śmieciowego jedzenia”.

Życie na nocną zmianę może również powodować kłopoty z zasypianiem. Niektórzy sięgają wtedy po alkohol lub środki nasenne; jedno i drugie może wywołać depresję. Co jednak ważniejsze, są to substancje uzależniające, które wiodą do nałogów utrzymujących się nawet wówczas, gdy styl życia nie zmusza nas już do nocnego czuwania.

I nie koniec na tym. Życie „zmianowe” nie tylko wywiera wpływ na to, jak się czujemy następnego dnia, ale na dodatek powoduje, że nasi bliscy stają się poniekąd biernymi pracownikami zmianowymi, ponieważ możemy nieumyślnie zakłócać ich własny sen, gdy wstają wcześnie lub kładą się późno, by zgrać się z naszym szalonym rozkładem dnia lub dotrzymać nam towarzystwa. Wpływ, jaki wywiera to na ich zdrowie, również jest niepokojący. Dla przykładu: w 2013 roku badacze przeanalizowali artykuły naukowe na omawiany temat i odkryli, że dzieci pracowników zmianowych nie tylko miały więcej problemów poznawczych i behawioralnych w porównaniu z dziećmi wychowywanymi przez pracowników dziennych, lecz także było wśród nich więcej przypadków otyłości3.

O ile późne chodzenie spać przez jedną czy dwie doby albo kilka dni podróży przez różne strefy czasowe mogą być jedynie źródłem dyskomfortu, to nieustanne zakłócanie zegara okołodobowego może wywierać negatywny wpływ na nasze zdrowie, powoduje ono bowiem nieprawidłowe funkcjonowanie wszystkich układów organizmu. Układ odpornościowy staje się tak słaby, że zarazki i pasożyty, które zazwyczaj nie czynią nam krzywdy, mogą zaatakować układ pokarmowy albo wywołać u nas objawy podobne do grypy. Dobrze udokumentowany jest fakt, że pracownicy zmianowi częściej doświadczają problemów zdrowotnych niż pracownicy dzienni, szczególnie jeśli chodzi o dolegliwości żołądkowo-jelitowe, otyłość, cukrzycę i choroby sercowo-naczyniowe4. Co zaskakujące, główną przyczyną śmierci lub niezdolności do pracy strażaków w służbie czynnej nie jest ogień ani wypadki, tylko choroby serca, które – jak się teraz przypuszcza – mają związek z zakłóceniem rytmu okołodobowego5. Liczne badania wykazują, że praca zmianowa do tego stopnia zwiększa ryzyko zachorowania na raka, że w 2007 roku Międzynarodowa Agencja Badań nad Rakiem przy Światowej Organizacji Zdrowia (World Health Organization’s International Agency for Research on Cancer) zaklasyfikowała ten typ zatrudnienia jako potencjalnie rakotwórczy6.

Skoro zaś wszyscy jesteśmy pracownikami zmianowymi, to będziemy cierpieć wszyscy. Dlatego właśnie musimy zrozumieć, jak działa nasz zegar biologiczny – i jak zoptymalizować styl życia, by zadbać o naturalne rytmy naszego ciała.

Rytmy okołodobowe naprawdę istnieją

Zwykliśmy sądzić, że naszym cyklem dnia i nocy steruje jedynie świat zewnętrzny: budzi nas światło poranka, a widok księżyca podpowiada, że czas spać. Jeszcze w latach siedemdziesiątych ubiegłego wieku wielu naukowców całkowicie odrzucało chronobiologię. Chociaż już w 1700 roku wiedziano, że rośliny posługują się wewnętrznym zegarem, trudno było udowodnić tezę, że zwierzęta i ludzie są raczej napędzani wewnętrznie niż motywowani zewnętrznie. Powszechnie uważano, że ludzie, jako istoty na wyższym poziomie ewolucji, muszą kierować się zewnętrznymi czynnikami środowiskowymi, wykraczającymi poza wpływ słońca i księżyca.

Eksperymenty na roślinach były dość łatwe do wykonania: roślina umieszczona w ciemnej piwnicy nadal będzie poruszać liśćmi do góry i na dół, w określonym, codziennym rytmie8. Wiele roślin w ciągu dnia unosi liście, by mocniej wyeksponować je na światło. Nocą liście mogą opaść, gdyż trzymanie ich w górze oznaczałoby zbyt duży wydatek energii. Podobnie jest z kwiatami: wiele z nich kwitnie tylko za dnia, gdy wokół fruwają zapylacze w postaci owadów i ptaków, niektóre jednak – jak jaśmin obok domu moich dziadków – rozkwitają w nocy, zapyla je bowiem wiatr, nie zaś zwierzęta.

Potem przyszedł czas na doświadczenia dużo trudniejsze. Naukowcy wzięli pod lupę zwyczaje owadów, ptaków, a następnie ssaków. Zbadali, kiedy larwy muszek owocówek przeobrażają się w osobniki dorosłe. Procesem tym rządzi zegar biologiczny, jako że zjawisko to zachodzi jedynie rano, gdy mniej wieje, ale jest bardziej wilgotno. Badano także wędrówki ptaków oraz wzorce snu i czuwania innych zwierząt. W kontrolowanych warunkach studiowano zachowanie myszy laboratoryjnych9. Gdy gryzonie te były trzymane w całkowitej ciemności, bez żadnych wskazówek, jaka może być pora dnia lub nocy, i tak budziły się i zasypiały jak w zegarku, co 23 godziny i 45 minut. Zegary okołodobowe licznych roślin i grzybów także opierają się na cyklu bardzo zbliżonym do dwudziestoczterogodzinnego.

Niemal niemożliwe okazało się jednak zbadanie, czy ludzie także żyją według wskazań wewnętrznego zegara – nie było bowiem łatwo usunąć z otoczenia człowieka wszystkich zewnętrznych wskazówek, łączących go ze światem i podpowiadających, która może być godzina. Wreszcie w latach pięćdziesiątych naukowcy wpadli na pewien pomysł: skonstruowali prosty telefon, za pomocą którego ochotnik mógł skontaktować się tylko z jedną osobą. Ochotnik ów zszedł głęboko do jaskini położonej w Andach. Miał ze sobą wystarczająco dużo jedzenia, świeczek i książek, by mógł przebywać tam przez kilka tygodni. Za każdym razem, gdy czuł się wystarczająco śpiący, by położyć się do łóżka, dzwonił do ustalonej osoby, która zapisywała czas. Telefonował również wtedy, gdy się obudził. Badanie wykazało, że jego cykl snu i czuwania przez kilka tygodni pobytu w jaskini również działał jak w zegarku. Niemniej ochotnik każdego dnia kładł się spać nieco później niż poprzednio, co oznacza, że jego zegar wewnętrzny odliczał trochę więcej niż 24 godziny. Dokładnie rzecz biorąc, człowiek ów szedł do łóżka i wstawał w cyklu obejmującym 24 godziny i 15 minut. Ten rytm okazał się tak przewidywalny, że mógł on być sterowany wyłącznie zegarem wewnętrznym10.

Nie ma nic zaskakującego w tym, że rytm okołodobowy nie zamyka się dokładnie w 24 godzinach, ponieważ w większości lokalizacji na świecie także wschody słońca nie wydarzają się dokładnie co 24 godziny. Ponieważ oś obrotu naszej planety jest nachylona, podczas rocznego obiegu Ziemi wokół Słońca mają miejsce okresy, gdy jedna półkula (albo północna, albo południowa) skierowana jest ku Słońcu dłużej. Gdy w trakcie roku dzień wydłuża się lub skraca, pory wschodów i zachodów ulegają zmianie. Na równiku różnice te są bardzo niewielkie, ale jeśli mieszkasz w Bostonie, Sztokholmie czy Melbourne, różnica czasu pomiędzy wschodami słońca w dwa kolejne dni może wynieść kilka minut. Gdy nadchodzi lato i dzień ulega wydłużeniu, nasz wewnętrzny zegar budzi nas rankiem nieco wcześniej, właśnie wtedy, gdy wstaje słońce. Gdy podróżujemy samolotem pomiędzy strefami czasowymi, nasz cykl snu i czuwania powoli adaptuje się do nowych godzin. To zaledwie kilka przykładów, które pokazują, dlaczego mamy zegar biologiczny i jak dostraja się on do zmieniających się pór wschodu słońca lub długości dnia. Gdy już to ustalono, naukowcy założyli, iż rytmy okołodobowe związane są ze światłem lub sterowane nim.

Codzienny rytm życia

Naukowcy tacy jak ja wciąż studiują rytmy, jakim podlegają fizjologia, przemiana materii czy nawet procesy poznawcze dorosłego człowieka; odkryliśmy, że nieomal każdy wymiar życia codziennego podlega określonemu rytmowi. I chociaż ludzie nie zakwitają ani nie migrują na dalekie dystanse, posiadamy zegary okołodobowe, które przypisują właściwy moment dnia lub nocy prawie wszystkim elementom naszego zdrowego funkcjonowania. Można powiedzieć, że nasze ciało jest tak zaprogramowane, by codziennie realizować różne procesy w określonych cyklach. Co ciekawe, twoje wieczorne zajęcia mają wielki wpływ na zegar okołodobowy. Najgłębsze zmiany w twoim życiu, które może przynieść lektura tej książki, będą spowodowane obserwacją twojego własnego organizmu od godziny szóstej rano do północy.

Rankiem, zanim się obudzimy, wewnętrzny zegar przygotowuje do tego nasze ciało. Stopniowo wyłącza produkcję hormonu snu – melatoniny, wytwarzanej w szyszynce. Nasz oddech staje się nieco szybszy, serce przyśpiesza o kilka uderzeń na minutę, a ciśnienie odrobinę rośnie. Jeszcze zanim otworzymy oczy, wewnętrzna temperatura naszego ciała1 podnosi się o pół stopnia.

Nasze ogólne wrażenie bycia zdrowym sterowane jest przez codzienne rytmy organizmu. Jeśli jesteśmy w dobrej formie, rano wstajemy wypoczęci po regenerującym śnie, mamy zdrowe wypróżnienie, które pomaga nam pozbyć się nagromadzonych nocą toksyn, czujemy się rześko, lekko i mamy apetyt na śniadanie. Wkrótce po przebudzeniu nasze nadnercza zaczynają wytwarzać więcej kortyzolu – hormonu stresu – by pomóc nam z werwą podjąć poranną rutynę. Trzustka jest przygotowana do uwolnienia insuliny, aby zająć się śniadaniem.

Jeśli jesteśmy wyspani i zjedliśmy pożywne śniadanie, przez pierwszą połowę dnia nasz mózg jest gotów do nauki i rozwiązywania problemów. Czujemy się zdrowi, jeśli po południu jesteśmy usatysfakcjonowani naszą pracą i włożonym weń wysiłkiem (jeśli w nocy źle spałeś, następnego dnia możesz mieć przemożne uczucie, że marnujesz czas). Napięcie mięśniowe osiąga szczyt u schyłku dnia. Gdy słońce zachodzi i nadciąga wieczór, temperatura naszego ciała obniża się, rośnie produkcja melatoniny i organizm przygotowuje się do snu.

Jeśli jesteśmy zdrowi, wieczorem odprężamy się, odczuwamy zmęczenie i bez wielkiego wysiłku zapadamy w głęboki sen. Sen to nie jest tryb domyślny, który polega na wyłączeniu mózgu. Tak naprawdę podczas gdy śpimy, nasz mózg jest bardzo zajęty. W oparciu o bodźce zmysłowe, które docierały do nas za dnia, utrwala nasze wspomnienia poprzez tworzenie nowych synaps, czyli połączeń między neuronami. W trakcie snu mózg produkuje także całkiem sporo różnych hormonów. W szyszynce wytwarzana jest melatonina, hormon snu. Produkowany jest także hormon wzrostu11. W organizmach ludzi, którzy za mało śpią, jego ilość jest niewystarczająca. To niezwykle ważne u dzieci, gdyż brak snu może zmniejszyć poziom tego ważnego hormonu i zahamować ich wzrost.

Nocą mózg pozbywa się ponadto toksyn. Za dnia komórki mózgowe absorbują i przetwarzają składniki odżywcze, czego skutkiem ubocznym jest wytwarzanie niepożądanych substancji toksycznych, które są usuwane właśnie w czasie snu. Także wtedy w procesie tak zwanej neurogenezy powstają nowe komórki nerwowe. Mózg można by porównać do biura: kiedy przychodzisz rano, masz wrażenie, że w nocy nikt tu nie pracował, ale tak naprawdę działo się mnóstwo rzeczy. Wyniesiono śmieci, a może przyszedł też personel techniczny, by zaktualizować serwery czy wymienić żarówki. Cała ta praca potrzebna jest po to, żebyś mógł rankiem przyjść i zacząć nowy dzień.

Potrzebujemy silnych rytmów okołodobowych

Rytmy okołodobowe optymalizują nasze funkcje biologiczne. Każda funkcja organizmu odbywa się w określonym czasie, ponieważ ciało nie może spełnić wszystkich swoich potrzeb naraz. Obserwacja noworodków daje nam lepszy pogląd na to, dlaczego potrzebne są nam rytmy okołodobowe. Przyglądając się wzorcom rozwojowym nowo narodzonych dzieci, dowiedzieliśmy się, że przychodzimy na świat wyposażeni w niezbyt funkcjonalny zegar okołodobowy. Rytmy noworodków są pozorne, niewyraźne. Na przykład dzieci próbują spać, ale w środku nocy stają się głodne albo chce im się kupkę, lecz żadna z tych potrzeb biologicznych nie jest wystarczająco silna, by je zbudzić. Potem płaczą, bo czują głód, a jednocześnie są brudne lub śpiące. Wszystko dzieje się u nich chaotycznie. Gdy jednak w wieku od pięciu do ośmiu miesięcy ich rytm okołodobowy wzmocni się, jest w stanie sprawować większą kontrolę nad funkcjami organizmu. Najpierw więc dzieci uczą się spać nieprzerwanie przez kilka godzin. Ich procesy trawienne zwalniają, toteż nie trzeba ich już karmić w nocy i mogą powstrzymać się od wypróżnienia aż do rana, gdyż w trakcie snu poziomy hormonów wpływających na oddawanie stolca są obniżone. Każdego dnia odpowiednie rytmy stają się silniejsze.

Gdy dziecko rośnie i uczy się chodzić, jego aktywność jest regulowana przez życie rodzinne. Pojawiają się ustalone pory śniadania, obiadu i kolacji. W tym samym okresie fotoreceptory w oczach uczą się postrzegać, kiedy nastaje poranek i dostrajać lekko wewnętrzny zegar, przesuwając go o kilka sekund lub minut dziennie. Owa „synchronizacja świetlna” – zestrojenie zegara wewnętrznego z naturalnym cyklem dnia i nocy – umożliwiała naszym przodkom wstawanie o świcie bez względu na porę roku.

Zegar okołodobowy jest wewnętrznym systemem mierzącym czas, współdziałającym z porami nastawania dnia i nocy oraz porami posiłków, by generować nasze codzienne rytmy. Naszym zadaniem jest utrzymać ten zegar w prawidłowym działaniu, abyśmy mogli cieszyć się doskonałym zdrowiem. Wkrótce dowiesz się, że najlepszym na to sposobem jest życie zgodnie z cyklem okołodobowym, a nie wbrew niemu. Najpierw jednak przyjrzyjmy się temu, jaką rolę pełni światło.

Krótka historia okiełznania światła

Całą historię ludzkości można podsumować jako jedną wielką próbę przezwyciężenia zegara, gdyż nasze pierwotne rytmy biologiczne wyewoluowały po to, byśmy mogli przewidywać, co się wydarzy w otaczającym nas środowisku i adaptować się do tych zmian. Aby zrozumieć, jak światło wpływa na nasze zachowanie, musimy zwrócić się ku biologii ewolucyjnej, która sytuuje początki naszego dziedzictwa gatunkowego mniej więcej przed dwoma milionami lat i łączy je z mechanizmami adaptacyjnymi, jakie rozwinęły się u ludzi po to, by mogli przetrwać w dowolnym środowisku. Zagadnienia ewolucji człowieka wciąż odgrywają ważną rolę, ponieważ nasza fizjologia – to, w jaki sposób funkcjonujemy – jest dziś w dużym stopniu taka sama jak owe dwa miliony lat temu. Nadal powinniśmy spać nocą i pracować oraz jeść za dnia, zgodnie z cyklem zaprogramowanym przez nasz wewnętrzny zegar.

Wiemy, że człowiek współczesny wyewoluował gdzieś w okolicach równika, a jego aktywność dzienna sterowana była przez słońce i związany z nim silny rytm okołodobowy. Pierwotni mężczyźni i kobiety, jeśli chcieli być skutecznymi myśliwymi, musieli wstawać przed wschodem słońca. Ich strategia polegała na oczekiwaniu, aż ich posiłek zbliży się do wodopoju. Jeśli nie mogli polować, mieli mnóstwo czasu na poszukiwanie i zbieranie jagód i innych owoców. Odnajdywanie i spożywanie pożywienia zajmowało bardzo dużo czasu, zwłaszcza że jednocześnie trzeba było strzec się drapieżników.

Ówcześni ludzie musieli też mieć wystarczającą krzepę późnym popołudniem, by przebiec z powrotem te kilka mil, na które oddalili się od jaskini czy innego schronienia w poszukiwaniu żywności. Antropolodzy zakładają, że wcześni ludzie zjadali ostatni posiłek tuż przed zmierzchem, co dawało im odpowiednio długi czas na znalezienie bezpiecznego miejsca na nocleg, zanim zapadnie ciemność. W nocy odpoczywali od dwunastu do piętnastu godzin, głównie śpiąc. Nocny post musiał przyczyniać się do opróżniania jelit, żeby o poranku, z lekkim brzuchem, na nowo byli gotowi na poszukiwanie pożywienia.

Ludzie mają unikatową zdolność do dobrowolnego przełączania się z dziennego trybu życia na nocny, w razie konieczności czuwając w nocy, przez co modyfikują i swój rytm okołodobowy i stawiają przed nim wyzwanie. Potrafimy wpływać na nasz rytm, gdyż w przeszłości zagrażały nam wielkie zwierzęta, musiał więc rozwinąć się sposób na to, by nie zasnąć w ciemnościach nocy choćby przez kilka minut. Poszczególni osobnicy zmieniali się na warcie, czuwając nad pogrążoną we śnie resztą grupy. To byli pierwsi pracownicy zmianowi.

Przezwyciężanie nocy okazało się przepustką nie tylko do przeżycia, ale również do sukcesu i bogactwa. Wielu myśliwych nauczyło się, że lepiej jest polować nocą. Pracownicy zmianowi stali się kluczową częścią ludzkiej społeczności. Z biegiem czasu odkrywcy i zdobywcy potrafiący odnajdywać drogę w ciemności i atakować wrogów z zaskoczenia byli tymi, którzy zyskiwali powodzenie i zamożność: zdobywali nowe terytoria, ziemie uprawne, minerały, kamienie szlachetne i inne zasoby naturalne.

Pierwszym narzędziem, jakie ludzie wykorzystywali przeciwko zegarowi biologicznemu, był ogień. Umiejętność krzesania i kontrolowania ognia przyniosła ludzkości podwójny pożytek. Po pierwsze użyteczne było światło samo w sobie, które pozwalało nam czuwać o parę godzin dłużej, a nawet całą noc, jeśli zaszła taka konieczność. Wieczorne migotliwe światło, emanujące z rozżarzonych węgli, było przyćmione, ale wystarczało, by pozwolić wczesnym ludziom odnaleźć drogę, odstraszyć duże drapieżniki i ogrzać się przez noc. Po drugie ogień stał się potężną bronią. Przez tysiące lat był wręcz naszym jedynym orężem. Nawet dzisiaj większość rodzajów broni oparta jest na ogniu.

Życie wokół paleniska napędzało również rozwój cywilizacji. Ogień był niezbędny do gotowania jedzenia i wody, co zwiększyło gamę produktów zdatnych do spożycia. Gotowanie zmiękcza żywność, łagodzi mocne smaki i sprawia, że jedzenie jest smaczniejsze, a przy tym bezpieczniejsze, ponieważ zabija patogeny12. Ponadto proces gotowania sprawia, że żywność łatwiej jest strawić, toteż można z niej wycisnąć więcej kalorii. Dlatego właśnie jedzenie surowych potraw może być dobrą strategią, gdy chcemy schudnąć, podczas gdy gotowanie tych samych produktów przed spożyciem nie wpływa aż tak bardzo na naszą wagę13. Gotowanie skróciło również czas poświęcany na polowanie, jako że z danej ilości jedzenia można było uzyskać dwukrotnie więcej energii. Jednocześnie mieliśmy odtąd większy wybór: mogliśmy jeść wiele rzeczy, które na surowo nie nadają się do spożycia.

Jako że ogień zapewniał ciepło w zimne noce, umożliwił wczesnym ludziom oddalenie się od równika i zapuszczenie się na wysokie szerokości geograficzne na północy Europy, Azji i Ameryki Północnej. Ludzie osiągnęli tereny najbardziej wysunięte na północ stosunkowo niedawno, zaledwie 30–40 tysięcy lat temu. Latem nie było problemu, by dostosować się do długiego dnia, trwającego nieraz przeszło dwadzieścia godzin – było niezbyt gorąco, a ludzie mogli spać w ciemnych jaskiniach lub chatach. Ale długa noc zimowa i bardzo krótki okres światła dziennego z pewnością powodowały dezorientację. Nawet dzisiaj na wysokich szerokościach geograficznych ludzie nie mogą przystosować się do długich ciemnych nocy w zimie i cierpią na chorobę afektywną sezonową, zwaną też depresją sezonową. Zimą na tych terenach liczba zarówno przypadków depresji, jak i prób samobójczych ulega zwiększeniu; obecnie rozumiemy, że jest to związane z zakłóceniem rytmu okołodobowego. Ludzie cierpiący na depresję sezonową czują się tak, jakby na kilka tygodni albo miesięcy utknęli na nocnej zmianie.

Bez względu na to, gdzie zamieszkiwali wcześni ludzie, ogień wywierał także specyficzny wpływ na życie wieczorne. Podczas gdy mężczyźni spędzali dzień na polowaniu, kobiety i dzieci pozostawały blisko domu, doglądając udomowionych zwierząt bądź susząc i przygotowując żywność na dni deszczowe lub na zimę. Wieczorne ognisko na nowo zbliżało wszystkich do siebie – był to dla rodzin czas szczególny – czas rozrywki, rozluźnienia, odprężenia. Ludzie opowiadali sobie historie, snuli plany na przyszłość, puszczali wodze fantazji i rozwijali nowe idee w nauce, kulturze i rzemiośle. Wieczorna gawęda przy ogniu była kolebką sztuki, nauki, kultury i filozofii traktującej o tym, co czyni nas ludźmi14. Wieczorne życie społeczne, skupione wokół światła, głęboko zakorzeniło się w naszej codzienności.

Ale wieczorny czas przy ognisku ograniczony był do jednej, dwóch godzin, gdyż podtrzymywanie ognia stanowiło trudność, a z czasem stało się stosunkowo kosztowne. Nawet we wczesnej epoce industrializacji ogień i dostęp do światła były rzadkością. Gdy ludzie przerzucili się na olej wielorybi, wosk pszczeli i łój jako paliwa lepszej jakości, nadal często czyniono rozróżnienie pomiędzy ogniem służącym gotowaniu potraw i ogrzewaniu oraz tym do oświetlania otoczenia. Wymienione paliwa były dla przeciętnego człowieka zbyt drogie. W przeliczeniu na dzisiejsze pieniądze cowieczorne oświetlanie typowego dziewiętnastowiecznego domu przez kilka godzin kosztowałoby 1000–1500 dolarów15. Ponieważ zaś wieczory rzadko upływały przy jasnym świetle, w dziewiętnastym stuleciu już parę godzin po zachodzie słońca ludzie robili się senni i kładli się do łóżka. W dzisiejszych czasach w Afryce, Ameryce Południowej, Australii i w Indiach mieszkają rdzenne społeczności, które prowadzą rolniczy lub myśliwsko-zbieracki tryb życia, podobny do tego, jaki ludzkość wiodła dwa, trzy wieki temu. Mając niewielki dostęp do elektryczności, ludzie ci kładą się spać wcześnie i wstają w okolicach świtu16.

W świecie zachodnim prąd i światło elektryczne upowszechniły się na początku dwudziestego wieku, ciągle jednak nie było zbyt wielu powodów ani nic szczególnego do roboty, by czuwać w nocy. Jeśli chodzi o ogrzewanie, to gaz i piecyki elektryczne stopniowo zastępowały tradycyjny ogień podsycany drewnem, co pozwoliło przenieść kuchnię z zewnątrz do centrum współczesnego domu. Dzięki temu można było bezpiecznie gotować o dowolnej porze. Przetwarzanie żywności i jej konserwacja, łącznie z chłodzeniem, umożliwiły stały dostęp do jedzenia. I właśnie wtedy kłopoty zaczęły się na dobre.

Na wczesnym etapie industrializacji wzrosła produkcja żywności, jak również wydobycie surowców i produkcja przemysłowa; wszystkie te dziedziny wymagały teraz mniejszych nakładów aktywności fizycznej, zarówno w pracy, jak i w domu. Zwiększona produkcja wkrótce przewyższyła lokalne zapotrzebowanie, co doprowadziło do rozwoju infrastruktury – dróg szybkiego ruchu i linii kolejowych, budynków i magazynów – jeszcze silniej redukując zapotrzebowanie na wysiłek fizyczny. Tworzenie i utrzymywanie tej nowoczesnej infrastruktury wymagało zaś nowego rodzaju pracowników – takich, którzy mogliby pracować w nocy. W dzisiejszych społeczeństwach uprzemysłowionych około 20–25% pracowników etatowych to pracownicy zmianowi.

Mechanizacja rolnictwa, wdrażana od początku dwudziestego wieku, przyczyniła się do dalszego zwiększania plonów, podczas gdy hodowcy roślin bezwiednie wybierali takie, które w naturalny sposób podkręciły swój zegar biologiczny. Te „zmutowane” uprawy nie musiały skrupulatnie wyliczać długości dnia, by wiedzieć, czy jest lato, czy zima. Zamiast więc ograniczać się do kwitnienia podczas długich dni letnich lub krótkich zimowych, rośliny te mogły wydawać kwiaty o dowolnej porze roku albo, jak pomidory – w szklarni, tak więc rolnicy corocznie mogli uzyskiwać dwa lub trzy plony z tego samego pola, co jeszcze bardziej przyczyniało się do wzrostu produkcji.

Zmechanizowana produkcja żywności uwolniła pracowników od konieczności spędzania całego dnia na dworze. Tymczasem światło elektryczne stawało się coraz dostępniejsze. Przeskoczmy do połowy dwudziestego wieku. Po II wojnie światowej, gdy wszystkie te systemy przemysłowe już działały, w społeczeństwach industrialnych prawie każdy zaczął odczuwać skutki zaburzenia rytmu okołodobowego. Mniejsza ilość snu oznaczała także więcej czasu spędzonego w jasnym świetle, szczególnie w nocy, gdy mózg nie spodziewa się takiej stymulacji. Podczas dnia wiele osób przebywało zaś w budynkach, nie doznając z kolei wystarczającej ekspozycji na światło słoneczne. Oba te scenariusze zaburzają nasz zegar biologiczny.

Telefony, radio i telewizja zaczęły dostarczać nam rozrywki do późnej nocy. Komputer zastąpił lokalne wieczorne rozmowy przy ognisku, zmieniając je nie do poznania: w prawdziwe, choć zarazem wirtualne sesje „czatowania” w trybie 24/7, podczas których możemy dyskutować na dowolny temat, z kimkolwiek, gdziekolwiek na świecie. Mając do dyspozycji wiadomości i programy rozrywkowe nadawane przez całą dobę i miliony aktywnych komputerów na całym globie, kto właściwie może sobie pozwolić na pozostanie poza tą siecią?

I chociaż wszystkie te przejawy postępu są pomyślane jako modernizacja wcześniej istniejących technologii i mają uczynić nasze życie lepszym, w coraz większym stopniu zakłócają nasz zegar biologiczny. Ludzki rytm okołodobowy wciąż ulega zaburzeniu na skutek jasnego światła wieczorem i ograniczonego dostępu do światła słonecznego za dnia. Po prostu nasz organizm nie zdążył na drodze ewolucji wykształcić sposobów na synchronizację zegara wewnętrznego z realiami nowoczesnego świata, w którym żyjemy – w wyniku czego zmagamy się z podobnymi problemami jak nasi przodkowie z dalekiej Północy albo jak nasi dzisiejsi nordyccy kuzyni. Bez względu na to, czy rzeczywiście jesteśmy pracownikami zmianowymi, czy też jedynie prowadzimy taki tryb życia, jakbyśmy nimi byli, ciągła ekspozycja na światło w nocy wywołuje zamęt w naszym rytmie okołodobowym i pozbawia nas snu, którego nam ciągle brakuje.

Światło dla zdrowia nie jest tym samym co światło dla wzroku

Nie możemy cofnąć się w czasie do średniowiecza, by czerpać korzyści z długich ciemnych nocy, jeśli jednak dowiemy się, jak nasz zegar biologiczny reaguje na światło, być może będziemy umieli go okiełznać, a tym samym także okiełznać własne zdrowie. Gdy zaczynałem studia doktoranckie, miałem mnóstwo pytań. Chciałem wiedzieć dokładnie, jaki wpływ wywiera światło na rytm okołodobowy. Dlaczego wpatrywanie się w ekran komputera powoduje, że w nocy nie śpimy, ale rano nasz mózg ewidentnie potrzebuje znacznie więcej światła, by działać na wysokich obrotach? Czy światło określonego koloru silniej wpływa na nasz wewnętrzny zegar niż inne?

Gdybyśmy znaleźli odpowiedź na pytanie, w jaki sposób jasność i kolor światła o różnych porach dnia wpływają na nasz wewnętrzny zegar, moglibyśmy kontrolować wykorzystanie światła, by wzmacniać nasze zdrowie. Chociaż wiesz prawdopodobnie, że ekspozycja skóry na jasne światło słoneczne jest konieczna dla wytwarzania witaminy D, nie ma to nic wspólnego z naszym zegarem. Jedyna droga, jaką światło wpływa na nasz rytm, przebiega przez oczy. Zobaczmy więc, jak one funkcjonują.

Ludzkie oko działa jak kamera. Zawiera miliony komórek, zwanych pręcikami i czopkami, które rejestrują szczegóły obrazu w wysokiej rozdzielczości i wysyłają tę informację do mózgu za pośrednictwem długich, podobnych do kabli komórek nerwowych. Siatkówka, światłoczuła tkanka wyściełająca wnętrze tylnej części naszego oka, zawiera kilka milionów fotoreceptorów w postaci wspomnianych pręcików i czopków. Promienie świetlne padają na siatkówkę, pokonawszy rogówkę, źrenicę i soczewkę. Siatkówka przekształca promienie w impulsy elektryczne, które przez nerw optyczny docierają do mózgu, gdzie interpretowane są jako obrazy. Gdy pręciki i czopki obumierają, tracimy zdolność widzenia, jak dzieje się w niektórych przypadkach wrodzonej ślepoty.

A jednak osoby niewidome także posiadają zegar biologiczny sterowany światłem. Co zadziwiające, wielu niewidomych potrafi „wyczuwać” światło. Gdy idą w kierunku słońca, wielu z nich zgłasza, że czują, że ich oczy wypełnia jasność, a ich źrenice faktycznie zwężają się w jasnym świetle i rozszerzają, gdy osoby te znajdą się z powrotem w pomieszczeniu. Owi ludzie, podobnie jak niektóre niewidzące zwierzęta, potrafią dostosować swój rytm snu i czuwania do sezonowych zmian długości dnia.

Zjawisko to uświadomiono sobie na początku dwudziestego wieku i przez niemal 80 lat większość naukowców sądziła, że niewidomi mogą nadal posiadać działające pręciki i czopki, które mogłyby dawać im poczucie światła. Bardzo skrupulatne eksperymenty pokazały jednak, że w oczach znajduje się trudno wykrywalny fotoreceptor, o którym nic nie wiedzieliśmy17. W 2002 roku trzy niezależne zespoły badawcze, w tym mój, odkryły światłoczułą proteinę znajdującą się poza komórkami czopków i pręcików, która okazała się fotoreceptorem synchronizującym cykl snu i czuwania ze światłem18. Została ona nazwana melanopsyną19. Spośród 100 tysięcy komórek siatkówki, które przewodzą całą informację o świetle do mózgu, tylko pięć tysięcy zawiera melanopsynę. Pręciki i czopki również mogą dostrajać zegar biologiczny, ale tylko pod nieobecność melanopsyny, przy czym nie są tak wydajne. Dlatego właśnie ludzie niewidomi, którzy utracili pręciki i czopki, ale wspomniane komórki w ich siatkówce pozostały nietknięte, mogą nadal mieć poczucie światła. Komórki te są jednak na tyle nieliczne, że nie wystarczają do wytworzenia obrazu świata zewnętrznego.

By zrozumieć, jak działa opisywany fotoreceptor, przeprowadziliśmy eksperyment z myszami, które były pozbawione albo genu kodującego melanopsynę, albo komórek melanopsynowych, ale poza tym ich oczy były najzupełniej w porządku; zwierzęta widziały dobrze i bez trudu odnajdywały się w świecie. Kiedy gen jest uszkodzony, komórki melanopsynowe pozostają żywe, ale kiedy brak komórek, ustaje również ekspresja genu. U myszy pozbawionej genu kodującego melanopsynę informacja o świetle nadal płynie do mózgu przez komórki melanopsynowe. Gdy jednak ich zabraknie, wszelkie połączenia pomiędzy okiem a mózgowym systemem regulującym zegar okołodobowy zanikają.

Normalne myszy zazwyczaj budzą się wieczorem (są zwierzętami nocnymi), w dzień zaś śpią. Ale myszy pozbawione komórek melanopsynowych nie mają poczucia światła i ciemności. Jeśli jednak trzymane są w całkowitym mroku, ich zegar okołodobowy mimo wszystko działa normalnie: zasypiają i budzą się jak zwykłe myszy, w cyklu powtarzającym się co 23 godziny i 45 minut. Niemniej myszy pozbawione melanopsyny mają większe trudności w dostosowaniu się do niewielkich zmian dobowych zachodzących na przestrzeni tygodnia. Podczas gdy normalne myszy potrafią w ciągu tygodnia dostroić swój rytm snu i czuwania do cyklu światła i ciemności, myszom pozbawionym genu kodującego melanopsynę zajmowało to cały miesiąc lub dłużej. Co więcej, normalne myszy – tak samo jak jelenie – zastygają w bezruchu, jeśli w nocy zobaczą jasne światło. Ale myszy pozbawione melanopsyny nie reagują w ten sposób i na widok jasnego światła nie przestają biegać tu i tam. Ponadto u myszy pozbawionych zarówno genu melanopsyny, jak i komórek melanopsynowych, ekspozycja na światło w nocy nie wpływa na system wytwarzania melatoniny.

Ponieważ myszy i ludzie dzielą większość genów, łącznie z genem kodującym melanopsynę, eksperymenty z tymi gryzoniami mają oczywiste przełożenie na zagadnienie ludzkiego rytmu okołodobowego. Sugerują, że melanopsyna może wpływać na nasz zegar okołodobowy, cykl snu i czuwania oraz produkcję melatoniny. Następnym krokiem naszego zespołu była próba dowiedzenia się, jaki typ światła najbardziej i najmniej skutecznie aktywuje melanopsynę – tak abyśmy mogli zapewnić sobie właściwe światło o danej porze doby, w celu optymalizacji naszego zegara biologicznego.

Światło widzialne zawiera wszystkie kolory tęczy. Każdemu kolorowi odpowiada inna długość fali. Światłem o najdłuższej fali jest czerwień, o najkrótszej – fiolet. Gdy widzimy naraz wszystkie długości fal, postrzegamy światło białe, czyli słoneczne. Różne kolory zawarte w tym świetle aktywują trzy różne typy białek zwanych opsynami (reagują one na światło czerwone, zielone i niebieskie), białka te z kolei identyfikują widziane kolory pojedynczo lub zbiorczo (jako światło białe). Melanopsyna jest najbardziej wrażliwa na fale światła niebieskiego, a mniej czuła na światło czerwone. Gdy melanopsyna jest stymulowana obecnością światła niebieskiego, wysyła do mózgu sygnał o obecności światła w ogóle, mózg zaś interpretuje to zjawisko jako dzień, bez względu na to, która tak naprawdę jest godzina. Jeśli w nocy wejdziesz do sklepu spożywczego, melanopsyna w twoich komórkach wzrokowych zarejestruje oświetlenie na suficie, a twój mózg uzna, że jest dzień i nie powinieneś teraz spać.

Wyobraź sobie, że masz dwie żarówki o identycznej jasności – niebieską i pomarańczową. Jeśli w środku nocy zapalisz żarówkę pomarańczową, światło pobudzi opsyny w czopkach odpowiedzialnych za postrzeganie światła zielonego (czopki te mogą po części reagować na światło pomarańczowe, jako że kolor pomarańczowy w tęczy leży blisko zieleni), a twój mózg będzie mógł rozpoznać, co znajduje się w pokoju. Jeśli zapalisz światło niebieskie, pobudzeniu ulegną czopki odpowiedzialne za postrzeganie tej właśnie barwy i zobaczysz w pokoju te same przedmioty. Ale komórki melanopsynowe słabo reagują na światło pomarańczowe i wyślą do mózgu sygnał, że jest noc, podczas gdy światło niebieskie zostanie zinterpretowane jako dzień. Tak więc, jeśli spędzisz godzinę przy zapalonym świetle pomarańczowym, działanie twojego zegara okołodobowego nie zostanie nadmiernie zakłócone, jeśli zaś spędzisz godzinę w świetle niebieskim, zostanie on zrestartowany jak o poranku.

Wraz ze zmianami pór roku i długości dnia nasz rytm okołodobowy dostosowuje się do przesuwających się godzin wschodu i zachodu słońca. Przez długi czas nie mieliśmy pojęcia, jak ten rytm przestawia się na nowy czas wschodów i zachodów ani jak reaguje na światło. Ale nasze badania wykazały, że te same fotoreceptory wrażliwe na światło niebieskie resetują zegar mózgowy zarówno wtedy, gdy wraz ze zmianą pór roku zmienia się długość dnia, jak i wtedy, gdy podróżujemy przez różne strefy czasowe. Fotoreceptory te łączą się również bezpośrednio lub pośrednio z obszarami w mózgu kontrolującymi depresję, czujność, sen, produkcję hormonu snu – melatoniny, a nawet z tymi ośrodkami, które regulują pojawianie się bólu głowy, w tym migrenowego.

Melanopsyna ma jeszcze jedną osobliwą cechę: aby ją aktywować, potrzeba bardzo dużo światła. Jeśli na przykład na kilka sekund otworzysz oczy w słabo oświetlonym pokoju, twoje pręciki i czopki zarejestrują obraz pomieszczenia, ale komórki melanopsynowe zareagują tak, jakby było zbyt ciemno, by cokolwiek zobaczyć.

Dzięki tym odkryciom zaczęliśmy rozumieć, jak światło wpływa na nasze zdrowie. Współczesny tryb życia, w ramach którego większość czasu spędzamy w budynkach, patrząc na jasne ekrany monitorów i włączając w nocy jasne światła, aktywuje melanopsynę o niewłaściwych porach dnia i nocy, co zaburza nasz rytm okołodobowy i obniża produkcję melatoniny. W rezultacie sen nie przynosi nam regeneracji sił. Gdy budzimy się następnego ranka i znowu spędzamy większość czasu w pomieszczeniu, przytłumione światło niewystarczająco pobudza melanopsynę, co oznacza, że nie możemy dostroić naszego zegara okołodobowego do cyklu dnia i nocy – a to powoduje, że czujemy się senni i jesteśmy mniej czujni. Po kilka dniach lub tygodniach popadamy w depresję i zaburzenia lękowe.

Teraz, kiedy mamy lepsze pojęcie o tym, jak natężenie, jakość i ilość światła mogą kształtować lub zaburzać nasze zdrowie, możemy zacząć wyobrażać sobie, jak proste zmiany w użytkowaniu żarówek, ekranów komputerowych czy okularów mogą na dłuższą metę przyczynić się do poprawy naszego samopoczucia lub do uleczenia nas z różnych dolegliwości.

Rozdział 2

Rozdział 2

Jak działają rytmy okołodobowe — liczy się odpowiedni moment

Dalsza część moich badań pozwoliła uzyskać nowe informacje na temat naszego wewnętrznego zegara. Wszystkie istoty żywe na naszej planecie doświadczają codziennej zmiany w środowisku, nieuniknionej i przewidywalnej: dzień przeistacza się w noc. Nieważne, czy organizmy te bytują na pustyni, czy w lesie tropikalnym albo czy żyły miliard lat temu bądź żyją obecnie. By poradzić sobie z tą łatwą do przewidzenia przemianą światła w ciemność, niemal każdy żywy organizm wykształcił wewnętrzny system pomiaru czasu, czyli zegar okołodobowy.

Każdy żywy organizm w ciągu doby:

pozyskuje energię (pożywienie),

optymalizuje zużycie energii poprzez częściowe wykorzystywanie jej dla podtrzymania codziennego funkcjonowania – i oszczędzanie zapasu na później,

chroni się przed szkodliwymi czynnikami oraz przed drapieżnikami,

regeneruje się lub rośnie,

rozmnaża się.

Funkcje te sterowane są zegarem okołodobowym, który usprawnia zdolność wszystkich istot żywych do wykonywania owych kluczowych zadań, przydzielając każdemu z nich najlepszą porę dnia lub nocy.

Rośliny żyją według zegara liczącego z grubsza 24 godziny; przewiduje on wschód i zachód słońca, tak aby organizmy te mogły w najlepszy możliwy sposób korzystać ze światła słonecznego oraz dwutlenku węgla, które przetwarzają na składniki odżywcze. Zegar zapewnia im odpowiedni rytm działania: roślina wie, że musi unieść liście na godzinę lub dwie przed wschodem słońca i aktywować szereg genów, by pozyskać światło już z pierwszych promieni słonecznych. Pod koniec dnia rośliny wyłączają mechanizm poboru światła mniej więcej na godzinę czy dwie, zanim słońce zajdzie, by bezproduktywnie nie napędzać fabryki pożywienia w czasie, gdy światła już nie będzie. Pod wieczór ich liście opadają, jakby rośliny szykowały się do snu.