Весьма возможно, что ходом биологических часов управляет процесс энергетического обмена в клетках. Сотрудник Института биофизики АН СССР Е. Е. Сельков обнаружил во внутриклеточных превращениях веществ циклические явления. Гликоген превращается в пировиноградную кислоту, но и та, в свою очередь, может превратиться в гликоген. Ход встречного процесса регулируется концентрацией вещества: пока его не накопится достаточно много, реакция не пойдет. Может быть, именно из таких реакций и рождаются наши биоритмы.
Среди ученых есть сторонники внешнего происхождения биоритмов и сторонники внутреннего. Первые склоняются к тому, что организм — это пассивная система: чтобы воспринять колебательный режим, ей обязательно нужен внешний толчок. Например, суточный ритм, которому подчиняются многие процессы в организме, постоянно возбуждается вращением Земли вокруг своей оси. Сторонники же внутреннего происхождения биоритмов говорят, что если связь организма с внешним миром прервать и поместить его в искусственную среду с постоянными условиями, то его биоритмы изменят свою периодичность, отклонившись в ту или иную сторону от суточного цикла.
В первых же экспериментах, предпринятых для проверки этих предположений, обнаружилось, что перестройка суточного ритма вызывает у организма решительный протест. Однажды группа английских физиологов решила провести лето на Шпицбергене, где солнце не заходит по нескольку месяцев. Физиологи запаслись особыми часами. У одной половины группы часы за сутки уходили на три часа, и она стала жить по 21-часовому циклу, у другой — отставали на три часа, и у нее установился 27-часовой цикл. Суточный температурный ритм сопротивлялся этим перестройкам неделю, а ритм выделения калия из организма — целых полтора месяца.
Предрасположенность наша к суточному ритму восходит к тем далеким временам, когда выбирались из океана первые холоднокровные. Оказавшись на суше, они стали ощущать на себе неведомые им до тех пор перепады температуры воздуха — смену дневной жары ночной прохладой. С наступлением холодной ночи у них понижалась температура тела, вместе с нею снижалась скорость обменных процессов и, как результат, активность нервной системы. Они цепенели, замирали и оживлялись лишь с первыми лучами солнца. Теплокровные, хоть и обладали уже автоматическим регулятором температуры, были все-таки в известной степени потомками холоднокровных. Как отголосок резких колебаний, которые происходили в их организмах и особенно в организмах их старших родственников, у нас и сохранился суточный ритм колебаний температуры. По мнению английского физиолога Грея Уолтера, никаких других причин спать так долго, как нам обычно хочется, у нас нет. К внутреннему температурному ритму добавились привычки, связанные с приспособлением к среде. Предки наши наделены были дневным, а не ночным зрением. В сетчатке их глаза преобладали колбочки — фоторецепторы, реагирующие только на дневной свет: ночью им просто ничего не оставалось делать, как только спать или, во всяком случае, пребывать в неподвижности, углубившись в свои проблемы.
На Шпицбергене стоял полярный день. Но и во время полярного дня и во время полярной ночи люди все равно спят в среднем по восьми часов и по шестнадцати бодрствуют — суточный цикл сохраняется у них несмотря на то, что смена дня и ночи выглядит весьма условно. А что произойдет с биоритмами, если человек совсем ничего не будет знать о смене дня и ночи и о времени вообще?
Французский спелеолог Мишель Сифр рассказывает в своей книге «В безднах Земли» об экспериментах, которые он и его товарищи проводили в пещерах. В конце 1964 года спелеолог Антуан Сенни спустился в пещеру близ Грасса, чтобы провести там в полной изоляции четыре месяца. Ритм смены бодрствования и сна начал у него меняться с первых же дней. Иногда он бодрствовал тридцать часов подряд, а спал больше двадцати. «Особенно он поразил нас, — пишет Сифр, — когда в течение 22 дней длительность его суток варьировала от 42 до 50 часов /в среднем 48 часов/, с фантастически продолжительными периодами непрерывной активности — от 25 до 45 часов (в среднем 34 часа) и с длительностью сна от 7 до 20 часов. Мы открыли явление, названное нами в 1966 году двухсуточным ритмом, то есть продолжительностью около 48 часов.
На шестьдесят первые сутки этого исключительного эксперимента Тони заставил нас всерьез переволноваться: он проспал 33 часа. Я уже опасался за его жизнь и готовился спуститься, как вдруг раздался телефонный звонок: Тони сообщал мне, что провел ночь хорошо!»
Следующими были Филипп Энглендер и Жак Шабер, люди с совершенно различными характерами. Первый — простой, впечатлительный, общительный, экспансивный, непосредственный, второй — сосредоточенный, уравновешенный, предпочитающий сначала подумать, а потом уже действовать. У кого из них быстрее изменится 24-часовой ритм чередования бодрствования и сна?
Первым этот ритм изменился у Филиппа: уже через две недели он был 48-часовым. Прошло 12 дней, и Сифр, как он пишет, «принял смелое решение» — закрепить этот 48-часовой цикл еще на два месяца посредством лампы в 500 ватт, которая будет гореть над прозрачной палаткой Филиппа по 34 часа все эти дни.
Попытка удалась как нельзя лучше. Впервые человек жил в мире, где сутки удлинились вдвое: 36 часов бодрствования и только 12 часов сна. Как показали электроэнцефалограммы, Филипп прекрасно приспособился к этому режиму. Тогда Сифр решил предоставить Филиппу жить по своему усмотрению и погасил лампу. Но Филипп, вместо того чтобы вернуться к 24-часовому суточному циклу, продолжал сохранять свой 48-часовой ритм бодрствования и сна. Когда ему объявили, что уже 4 января, он воскликнул: «Ого! Я пропустил Новый год! А мне казалось, что еще только начало ноября».
В противоположность Филиппу Жак долго сохранял биологический счет времени, близкий к суткам: интервалы между его пробуждениями составляли в среднем 28 часов. А как будет он чувствовать себя, если 500-ваттная лампа будет гореть над ним не переставая? Чудеса! Жак чувствовал себя превосходно, и сон у него не нарушился. Однако на третий месяц одиночества ритм сна и бодрствования приблизился и у него к 48 часам.